disserta o Bianca de Freitas Terra.doc) Bianca Terra.pdfObrigada, minha companheira de kitnet, amiga...

UFRRJ INSTITUTO DE FLORESTAS

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS AMBIENTAIS E FLORESTAIS

DISSERTAÇÃO

Variação da ictiofauna ao longo de um trecho longitudinal do sistema rio Paraíba do Sul – reservatório da UHE do Funil e

adaptação do Índice de Integridade Biótica

Bianca de Freitas Terra

2009

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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE FLORESTAS


VARIAÇÃO DA ICTIOFAUNA AO LONGO DE UM TRECHO LONGITUDINAL DO SISTEMA RIO PARAÍBA DO SUL –

RESERVATÓRIO DA UHE DO FUNIL E ADAPTAÇÃO DO ÍNDICE DE INTEGRIDADE BIÓTICA

BIANCA DE FREITAS TERRA

Sob a Orientação do Professor

Francisco Gerson Araújo

Dissertação submetida como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Ciências, no Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais e Florestais, Área de Concentração em Conservação da Natureza.

Seropédica, RJ Fevereiro de 2009

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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE FLORESTAS


BIANCA DE FREITAS TERRA

Dissertação submetida como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Ciências, no Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais e Florestais, área de Concentração em Conservação da Natureza.

DISSERTAÇÃO APROVADA EM / / 2009

Francisco Gerson Araújo Prof. Dr. UFRRJ

(Orientador)

Maria Letizia Petesse Dra UNESP

Francisco Leonardo Tejerina-Garro Prof. Dr. UCG

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Dedico

A minha mãe, que doou seu suor e trabalho para a educação de seus filhos,

Aos meus queridos irmãos Rafael e Diogo,

E ao meu Príncipe, Philippe.

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AGRADECIMENTOS

Obrigada, Prof. Dr. Francisco Gerson Araújo pelos ensinamentos, paciência e confiança.

Obrigada, mãe (Maria Aparecida), pela dedicação de uma vida inteira para que eu chegasse

até aqui.

Obrigada, meus irmãos (Rafael e Diogo) que nunca entenderam que trabalho era esse que

não acabava nunca e, é claro, pela compreensão em desligar o som pelo menos, na reta final

da dissertação.

Obrigada, meu padrasto (Wilson) que foi o único que não me perturbou quando eu estava

concentrada.

Obrigada, meu príncipe Philippe, que com certeza foi quem mais aturou meus ataques de

nervos, e resistiu às longas viagens até Seropédica!!

Obrigada, meus companheiros de jornada Tatiana e Leonardo, amigos de todas as horas, que

eu ganhei de presente. Se todo o trabalho realizado até aqui não valesse nada, certamente, a

amizade desse casal compensaria todo o esforço.

Obrigada, minha companheira de kitnet, amiga Paula Guedes pelo apoio e pelas chamadas

para que eu não dormisse em cima do computador!! Depois de tanto tempo, ganhei uma irmã

que mesmo me abandonando no próximo ano, vou levar para sempre no meu coração.

Obrigada, Alex, um estagiário que me acompanhou em grande parte dessa jornada e se

tornou um amigo.

Obrigada a todos os amigos do Laboratório de Ecologia de Peixes, André Pessanha,

Joaquim, Márcio, Débora, Antônio, Ruan, Rafael, Márcia, Marcelo, Tainara, Luciana, Igor,

Paulo, Adeilton, Iracema, Wagner, Eduardo, Hamilton, pelo companheirismo e amizade.

Obrigada, ao CNPq/CT-Hidro pela concessão da bolsa.

Obrigada, meu Deus, por guiar meus caminhos e dar-me forças para seguir sempre.

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RESUMO

TERRA, Bianca de Freitas. Variação da ictiofauna ao longo de um trecho longitudinal do sistema rio Paraíba do Sul – reservatório da UHE do Funil e adaptação do Índice de Integridade Biótica. 2009. 85p Dissertação (Mestrado em Ciências Ambientais e Florestais). Instituto de Florestas, Área de Concentração em Conservação da Natureza, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Seropédica, RJ, 2009.

O reservatório da Usina Hidrelétrica (UHE) do Funil é um importante represamento do

rio Paraíba do Sul no estado do Rio de Janeiro para geração de energia hidrelétrica. Esse estudo objetivou analisar as alterações na estrutura da assembléia de peixes e suas relações com variáveis físico-químicas ao longo de um trecho longitudinal do sistema rio Paraíba do Sul – reservatório da UHE do Funil. Também foi adaptado o Índice de Integridade Biótica (IIB), com base na assembléia de peixes, visando avaliar a qualidade ambiental deste sistema. Amostragens mensais padronizadas foram realizadas entre outubro de 2006 e setembro de 2007 em quatro zonas: 1 - rio a montante do reservatório; 2 - parte superior do reservatório; 3 - parte inferior do reservatório, e 4 - rio a jusante do reservatório. Em cada zona, quatro locais foram amostrados. Em cada local, foram colocadas três redes de espera (30 m por 2,5 m) com diferentes tamanhos de malhas (2,5 cm, 4,5 cm e 6,5 cm entre nós opostos) totalizando uma área de 900m2 de rede por zona. As variáveis físico-químicas (temperatura, porcentagem de saturação de oxigênio, pH, condutividade e potencial redox) da água formam tomadas juntamente com a amostragem da ictiofauna. Um total de 4.548 indivíduos em 35 espécies foi coletado. As espécies introduzidas (Metynnis maculatus, Piaractus mesopotamicus, Plagioscion squamosissimum, Cichla monoculus e Oreochromis niloticus) foram mais abundantes nas zonas do reservatório, correspondendo a 22% (zona 2) e 23% (zona 3) do número total de peixes. O período de cheia apresentou tendência de maiores Capturas por Unidade de Esforço em número (CPUEn) e biomassa (CPUEb) para todas as zonas, embora diferenças significativas (p < 0,05) tenham sido encontradas apenas para as zonas de rio (1 e 4). Uma tendência de aumento no número de indivíduos e de espécies carnívoras foi observada ao longo do trecho longitudinal da zona 1 para a zona 3, acompanhado por uma diminuição de herbívoros. Os maiores valores de oxigênio e pH foram registrados no reservatório nos dois períodos estudados. A zona 4 apresentou valores mais baixos de pH e saturação de oxigênio e elevado potencial de redox, enquanto a zona 1 apresentou maiores porcentagens de saturação de oxigênio e condutividade. O IIB foi adaptado para o sistema em estudo assumindo a denominação de Índice de Assembléia de Peixes em Reservatórios (IAPR). Um total de 24 métricas foi proposto para as zonas de rio (1 e 4), e 23 para as zonas do reservatório (2 e 3). Em todos os meses estudados, nenhuma zona foi classificada como de qualidade ambiental “aceitável”. Considerando as médias do IAPR por períodos (cheia e seca) foi possível verificar que, ao longo do perfil longitudinal houve diminuição da qualidade ambiental no sentido rio-reservatório, com ligeira melhora logo após a barragem, na zona 4. Diferenças significativas nas notas do IAPR foram detectadas entre os menores valores da zona 3 em relação às outras zonas, apesar de todas terem sido classificadas como “impactadas”. Os resultados sugerem que ao longo do perfil longitudinal rio-reservatório (zona 1 – 3) há um decréscimo da qualidade ambiental. A qualidade da água a jusante da barragem varia em função das atividades de manutenção da usina hidrelétrica, com a melhoria do IAPR sendo relacionada a outros fatores como complexidade do habitat, determinando a estrutura das assembléias de peixes.

Palavras-chave: reservatório, assembléia de peixes, qualidade ambiental, IIB.

vii

ABSTRACT

TERRA, Bianca de Freitas. Variação da ictiofauna ao longo de um trecho longitudinal do sistema rio Paraíba do Sul – reservatório da UHE do Funil e adaptação do Índice de Integridade Biótica. 2009. 85p Dissertação (Mestrado em Ciências Ambientais e Florestais). Instituto de Florestas, Área de Concentração em Conservação da Natureza, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Seropédica, RJ, 2009.

The Hydroelectric Power Plant of the Funil reservoir is an important impoundment in the Rio de Janeiro State, being the major antropic interference in the Paraíba do Sul River, for hydroelectric power generation purposes. This study aimed to assess changes in fish assemblages structure and their spatial and temporal variation, and their relation with their physico-chemical environmental variables along the longitudinal gradient in the stretches Paraíba do Sul river – Funil reservoir. Furthermore, the Index of Biotic Integrity (IBI) was adapted for this system. Standardized monthly samples were carried out between October 2006 and September 2007 in four zones: 1 – river upstream the reservoir; 2 – upper reaches of the reservoir; 3 – lower reaches of the reservoir, and 4 – river downstream the reservoir. Four sites were sampled within each zone. At each site, three gill nets (30 m per 2,5 m) with different mesh size (2.5 cm, 4.5 cm and 6.5cm between opposite knots) were used, amounting an average area of 900m2 of net per zone. Physico-chemical variables (temperature, percentage of oxygen saturation, pH, conductivity and redox potential) were measured in each fish sampling occasion at the four sites within the four zones. A total of 4,548 specimens and 35 species were collected. The introduced species (Metynnis maculatus, Piaractus

mesopotamicus, Plagioscion squamosissimum, Cichla monoculus e Oreochromis niloticus) were more abundant in the reservoir zones, corresponding to 22% (zone 2) and 23% (zone 3) of the total number of fishes. The wet season showed the higher values of Capture per Unite Effort in both number (CPUEn) and biomass (CPUEb) for all zone, although significant differences (p<0.05) have been shown for the river zones (1 and 4). A trend for increased number of carnivores individuals and species along the longitudinal gradient from zone 1 to zone 3 was observed, accompanied by a decreasing in the number of herbivores. Higher percentage of oxygen and pH were recorded in the reservoir, compared with the river during both season. The zone 4 had lower pH and oxygen saturation and higher redox potential, while the river zone upstream the reservoir showed higher oxygen saturation and conductivity. The IBI was adapted for the system, assuming the denomination of Index of Fish Assemblages for Reservoir (IFAR). A total of candidates 24 metrics of fish assemblages were tested for the river zones (1 e 4) and 23 metric for the reservoir. Throughout all studied months, no zones was classified as having “acceptable” quality. According to RFAI seasonal averages (wet and dry) it was possible to depict along the longitudinal profile, a decreasing in environmental quality from river upstream the dam to reservoir, with a slight increased trend in the river zone downstream the reservoir, at zone 4; Significant differences in RFAI scores were detected between the lower values at zone 3 compared to the other zones, although all of them were classified as impacted. The results suggests that there is a decreasing trend in environmental quality along the longitudinal profile river-reservoir (zone 1 to zone 3). Water quality downstream the dam change according to hydroeletric plant operations, and increased environmental quality indicate by RFAI was linked to other features such as habitat complexity, determining fish assemblage structure.

Key words: reservoir, fish assemblages, environmental quality, IBI.

viii

LISTA DE TABELAS

INTRODUÇÃO GERAL Tabela 1: Características físicas da barragem e do reservatório da UHE do Funil (Fonte: Furnas Centrais Elétricas S/A)...................................................................................................3 Tabela 2: Características físicas e geográficas das quatro zonas estudadas no sistema rio Paraíba do Sul - reservatório da UHE do Funil..........................................................................9 . CAPÍTULO I Tabela 1: Lista de espécies agrupadas por ordem e família, coletadas no sistema rio Paraíba do Sul – reservatório do Funil. (* espécies introduzidas).........................................................20 Tabela 2: Número total de indivíduos (N), número de indivíduos por zona, constância de Dajoz e amplitude de comprimento total (CT em mm) no sistema rio Paraíba do Sul - reservatório da UHE do Funil. Cn = Constante; Ac = Acessória; Ai = Acidental. ..................................................................................................................................................22 Tabela 3: Comparações entre as distribuições de espécies observadas e as séries teóricas para cada zona, utilizando o teste χ2. NA – não ajustado e AJ – ajustado. α- índice de diversidade; k-proporção do espaço de nicho disponível; x = parâmetro da série logarítmica................................................................................................................................27 Tabela 4: Parâmetros de diversidade local estimados para as quatro zonas do sistema rio Paraíba do Sul - reservatório da UHE do Funil. H – estatístico do teste de Kruskall – Wallis; * significativo ao nível de 95%. Letras diferentes indicam diferenças significativas entre pares..........................................................................................................................................27 Tabela 5: Valores significativos da análise de espécies indicadores das assembléias de peixes para as quatro zonas. ................................................................................................................28 Tabela 6: Valores de R-estatístico e seus níveis de significância por comparações par a par entre a estrutura das assembléias de peixes das zonas sem discriminar o período e dentro de cada período (cheia e seca) calculados pelo teste de ANOSIM. (valores significativos p < 0,01)..........................................................................................................................................31 Tabela 7: Percentagem de contribuição das espécies mais abundantes para a similaridade dentro das zonas e dissimilaridade entre as zonas. ..................................................................33 CAPÍTULO II Tabela 1: Resultado da Análise de Variância (F) e do Teste de Tukey, avaliando o efeito das zonas de coleta, dos períodos do ano e da interação dos fatores sobre as variáveis ambientais nas quatro zonas em estudo. * p > 0,05 e ** p > 0,01. C = Cheia, S= Seca...........................................................................................................................................46

ix

Tabela 2: Peso dos componentes principais das variáveis ambientais nos dois primeiros eixos nas quatro zonas em estudo. * Valores significativos (p < 0,05)..............................................46 Tabela 3: Correlação de Spearman entre as variáveis ambientais e as espécies com abundância relativa superior a 1,0% do número total de peixes. Correlações significativas, indicadas em negrito (p<0,05). ................................................................................................49 Tabela 4: Sumário da análise de correspondência canônica para os dados bióticos e abióticos das zonas do sistema rio Paraíba do Sul - reservatório do Funil...............................................49 CAPÍTULO III Tabela 1: Atributos funcionais das espécies de peixes coletadas no sistema rio Paraíba do Sul- reservatório da UHE do Funil usados para a classificação das métricas. * Origem imprecisa; N, nativa; I, introduzida; O, onívoro; H, herbívoro; C, carnívoro; I, invertívoro; D, detritívoro; Col, coluna d’água; Fun, fundo; Tol, tolerante; Int, tolerância intermediária; IN, intolerante..................................................................................................................................61 Tabela 2: Métricas propostas para a aplicação do IAPR contínuo no Sistema rio Paraíba do Sul - reservatório da UHE do Funil..........................................................................................63 Tabela 3: As métricas propostas para a aplicação do Índice de Assembléia de Peixes em Reservatórios (IAPR) no sistema rio Paraíba do Sul - reservatório da UHE do Funil, resposta esperada a poluição da água e destruição do hábitat e passo do processo de seleção pelo qual foram rejeitadas: red – redundância e var – variabilidade. Métricas finais (F)............................................................................................................................................66 Tabela 4: Matriz de correlação de Spearman entre as métricas candidatas para o IAPR nas zonas de rio (zonas 1 e 4). Métricas com forte correlação foram excluídas (r ≥ 0,7 ou ≤0.7). Métricas excluídas e valores de r ≥ 0,7 ou ≤ 0.7 estão sublinhados ...................................................................................................................................................68 Tabela 5: Matriz de correlação de Spearman entre as métricas candidatas para o IAPR nas zonas de reservatório (zonas 2 e 3). Métricas com forte correlação foram excluídas (r ≥ 0,7 ou ≤ 0.7). Métricas excluídas e valores de r ≥ 0,7 ou ≤0.7 estão sublinhados...............................................................................................................................69 Tabela 6: Métricas selecionadas, melhores (M) e piores (P) valores observados e os percentis 5° e 95° identificados para a pontuação do IAPR nos dois ambientes estudados..................................................................................................................................70 Tabela 7: Valores observados das 13 métricas selecionadas para zonas de rio (Z1 = zona 1 e Z4 = zona 4), por meses de coleta (out/2006 a set/2007) com valores das notas em negrito, IAPR final e classes de qualidade (M=moderadamente impactado e I=Impactado). O = observado; N = nota; Código das métricas conforme tabela 3.................................................71 Tabela 8: Valores observados das 11 métricas selecionadas para as zonas de reservatório (Z2 = zona 2 e Z3 = zona 3), por meses de coleta (out/2006 a set/2007) com valores das notas em

x

negrito, IAPR final e classes de qualidade (I=Impactado). O = observado; N = nota; Código das métricas conforme tabela 3................................................................................................72 Tabela 9: Valores de F (ANOVA bi fatorial) para comparações do IAPR entre zonas e períodos.....................................................................................................................................74

LISTA DE FIGURAS INTRODUÇÃO GERAL Figura 1: Área de estudo – reservatório da UHE do Funil, RJ. Seta indicando o sentido do rio................................................................................................................................................4 Figura 2: Precipitação mensal (mm), série 2006 e 2007 – reservatório da UHE do Funil. Fonte: Furnas Centrais Elétricas S/A................................................................................5 Figura 3: Variação do nível diário (m) nas cotas do reservatório da UHE do Funil. (a) série 2006 e (b) série 2007. Fonte: Furnas Centrais Elétricas S/A......................................................6 Figura 4: Sistema rio Paraíba do Sul - reservatório da UHE do Funil com círculos pretos indicando as zonas de amostragem, os quadrados indicando as principais cidades e as setas indicando o sentido do rio...........................................................................................................8 Figura 5: Vista geral das quatro zonas do Sistema do rio Paraíba do Sul-reservatório da UHE do Funil: a- Zona 1 (margem desmatada); b- Zona 2 (paredão de pedras); c- Zona 3 (margem erodida e barragem) e d- Zona 4 (presença de ilhas e vegetação ripária)...................................9 CAPÍTULO I Figura 1: Abundancia e biomassa (CPUE) das oito espécies mais abundantes por zonas. Código das Abundancia e biomassa (CPUE) das oito espécies mais abundantes por zonas. Código das espécies: Astbim – Astyanax bimaculatus; Astpar – Astyanax parahybae; Metmac – Metynnis maculatus; Hypaur – Hypostomus auroguttatus; Pimmac – Pimelodus maculatus; Hoplit – Hoplosternum littorale; Cicmon – Cichla monoculus; Plasqu – Plagioscion

squamosissimus.........................................................................................................................21 Figura 2: Curvas de rarefação (Coleman) estimadas para a assembléia de peixes das quatro zonas (1=zona 1, 2=zona 2, 3= zona 3 e 4= zona 4).................................................................23 Figura 3: Curvas de espécies-abundâncias para cada zona (1=zona 1, 2=zona 2, 3= zona 3 e 4= zona 4). ................................................................................................................................23 Figura 4: Distribuição dos dados observados da abundância em relação à posição (rank) das espécies (pontos) na zona 1 e modelo teórico da série geométrica (linha)...............................24 Figura 5: Distribuição dos dados observados da abundância em relação à posição (rank) das espécies (pontos) na zona 2 e modelo teórico da série geométrica (linha)..... .........................24

xi

Figura 6: Distribuição dos dados observados da abundância em relação à posição (rank) das espécies (pontos) na zona 3 e modelo teórico da série geométrica (linha)...............................24 Figura 7: Distribuição dos dados observados da abundância em relação à posição (rank) das espécies (pontos) na zona 4 e modelo teórico da série geométrica (linha)...............................24 Figura 8: Distribuição dos dados observados da abundância em relação à posição (rank) das espécies (pontos) na zona 1 e modelo teórico da série logarítmica (linha)..............................25 Figura 9: Distribuição dos dados observados da abundância em relação à posição (rank) das espécies (pontos) na zona 2 e modelo teórico da série logarítmica (linha)..............................25 Figura 10: Distribuição dos dados observados da abundância em relação à posição (rank) das espécies (pontos) na zona 3 e modelo teórico da série logarítmica (linha)..............................25 Figura 11: Distribuição dos dados da abundância em relação à posição (rank) das espécies (pontos) na zona 4 e modelo teórico da série logarítmica (linha)............................................25 Figura 12: Distribuição dos dados observados da abundância em relação à posição (rank) das espécies (barras) na zona 1 e modelo teórico da série log-normal (linha)...............................26 Figura 13: Distribuição dos dados da abundância em relação à posição (rank) das espécies (barras) na zona 2 e modelo teórico da série log-normal (linha)..............................................26 Figura 14: Distribuição dos dados da abundância em relação à posição (rank) das espécies (barras) na zona 3 e modelo teórico da série log-normal (linha)..............................................26 Figura 15: Distribuição dos dados observados da abundância em relação à posição (rank) das espécies (barras) na zona 4 e modelo teórico da série log-normal (linha)........................ .......26 Figura 16: Proporções relativas dos indivíduos (a) e espécies (b) por guilda trófica nas quatro zonas amostradas no sistema rio Paraíba do Sul –reservatório da UHE do Funil..........................................................................................................................................28 Figura 17: Variação especial em número e biomassa de peixes no sistema rio Paraíba do Sul – reservatório da UHE do Funil. .............................................................................................29 Figura 18: Valores médios de CPUEn (Número de indivíduos/100m2/dia) para os períodos de cheia e seca nas quatro zonas amostradas................................................................................30 Figura 19: Valores médios de CPUEb (kg/100m2/dia) para os períodos de cheia e seca nas quatro zonas amostradas...........................................................................................................30 Figura 20: Representação da ordenação MDS por zonas (1 = zona 1, 2 = zona 2, 3 = zona 3 e 4 = zona 4)................................................................................................................................32 Figura 21: Representação da ordenação MDS por períodos (C = cheia e S = seca)..........................................................................................................................................32

xii

CAPÍTULO II Figura 1: Valores médios e erro padrão de temperatura para as quatro zonas do sistema rio Paraíba do Sul - reservatório da UHE do Funil, para os dois períodos estudados (cheia e seca). ..................................................................................................................................................43 Figura 2: Concentrações médias e erro padrão de oxigênio dissolvido para as quatro zonas do sistema rio Paraíba do Sul - reservatório da UHE do Funil, para os dois períodos estudados (cheia e seca). ...........................................................................................................................44 Figura 3: Valores médios e erro padrão de pH para as quatro zonas do sistema rio Paraíba do Sul - reservatório da UHE do Funil, para os dois períodos estudados (cheia e seca). ..................................................................................................................................................44 Figura 4: Valores médios e erro padrão de condutividade elétrica para as quatro zonas do sistema rio Paraíba do Sul - reservatório da UHE do Funil, para os dois períodos estudados (cheia e seca). ..........................................................................................................................45 Figura 5: Valores médios e erro padrão de potencial redox para as quatro zonas do sistema rio Paraíba do Sul - reservatório da UHE do Funil, para os dois períodos estudados (cheia e seca). ........................................................................................................................................45 Figura 6: Diagrama de ordenação dos dois principais eixos das variáveis ambientais do sistema rio Paraíba do Sul - reservatório do Funil, codificado por período do ano (C= Cheia e S= Seca). ..................................................................................................................................47 Figura 7: Diagrama de ordenação dos dois principais eixos das variáveis ambientais do sistema rio Paraíba do Sul-reservatório do Funil, codificado por zona (1= zona 1, 2=zona 2, 3=zona 3 e 4= zona 4)...............................................................................................................48 Figura 8: Diagrama de ordenação da análise de correspondência canônica da abundância de espécies em função das variáveis ambientais para as zonas do sistema rio Paraíba do Sul-reservatório do Funil (1= zona 1, 2= zona 2, 3= zona 3 e 4= zona 4). Espécies mais abundantes indicadas em verde. Código das espécies: Aspar- Astyanax parahybae;Astxsp-

Astyanax sp; Astbim-Astyanax bimaculatus; Astgit- Astyanax giton; Brycon- Brycon insigni;

Cicmon -Cichla monoculus; Calcal- Callichthys callichthys; Cyphgilb- Cyphocarax gilbert;

Crelac- Crenicichla lacustris; Calaur-Characidium lauroi; Eigvirie- Eigenmannia virescens;

Geobra- Geophagus brasiliensis; Glanalbc- Glanidium albscens; Gymcar- Gymnotus

carapo; Hopuni-Hoplerythrinus unitaeniatus; Hopmal- Hoplias malabaricus; Hypaur- Hypostomus auroguttatus; Hoplit- Hoplosternum littorale; Hypaff -Hypostomus affinis;

Lepcop- Leporinus copelandii; Lepcon- Leporinus conirostris; Lepmor- Leporinus

mormyrops; Metmac-Metynnis maculatus; Olihep- Oligossarcus hepsetus; Orenil- Oreochromis niloticus; Piarmes- Piaractus mesopotamicus; Pimfur-Pimelodus fur;

Pimmac-Pimelodus maculatus; Plasqu- Plagioscion squamosissimus; Pacads - Pachyurus

adspersus; Prolhter-Probolodus heterostomus; Rhans- Rhamdia sp; Rhinasp-Rhinelepis

aspera; Rinesp-Rineloricaria sp; Synmar-Synbranchus marmoratus....................................50

xiii

CAPÍTULO III Figura 1: Valores do IAPR contínuo nas zonas de rio (zonas 1 e 4) ao longo dos meses de estudo (outubro/2006 a setembro/2007), com exceção de maio e julho de 2007. Classes de qualidade ambiental: 1= Aceitável; 2= Moderadamente impactado e 3= Impactado..................................................................................................................................73 Figura 2: Valores do IAPR contínuo nas zonas de reservatório (zonas 2 e 3) ao longo dos meses de estudo (outubro/2006 a setembro/2007), com exceção de maio e julho de 2007. Classes de qualidade ambiental: 1= Aceitável; 2= Moderadamente impactado e 3= Impactado. ...................................................................................................................................................74 Figura 3: Valores médios do IAPR para as quatro zonas estudadas nos períodos: cheia e seca. Classes de qualidade ambiental: 1= Aceitável; 2= Moderadamente impactado e 3= Impactado. ...................................................................................................................................................74 Figura 4: Valores do IAPR contínuo (período de cheia) para as quatro zonas do sistema rio Paraíba do Sul - reservatório da UHE do Funil. ......................................................................75 Figura 5: Valores do IAPR contínuo (período de seca) para as quatro zonas do sistema rio Paraíba do Sul - reservatório da UHE do Funil. .....................................................................75

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO GERAL 1

2 ÁREA DE ESTUDOS 2

2.1 Precipitação e Níveis Altimétricos (Cotas) 5

3 METODOLOGIA GERAL 7

3.1 Amostragem 10

4 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 10

CAPÍTULO I

RESUMO 14

ABSTRACT 15

1 INTRODUÇÃO 16

2 MATERIAL E MÉTODO 17

2.1 Área de Estudos 17

2.2 Amostragem 17

2.3 Análise dos Dados 17

2.3.1 CPUE 17

2.3.2 Riqueza de espécies 17

2.3.3 Heterogeneidade 17

2.3.4 Constância de ocorrência 18

2.3.5 Espécies indicadoras 18

2.3.6 Guildas tróficas 19

2.4 Tratamento Estatístico 19

3 RESULTADOS 19

4 DISCUSSÃO 33

5 CONCLUSÕES 35


CAPÍTULO II

RESUMO 40

ABSTRACT 41

1 INTRODUÇÃO 42

2 MATERIAL E MÉTODO 42


2.2 Amostragem 43

xv

2.3 Análise dos Dados 43

3 RESULTADOS 43

3.1 Variáveis Ambientais 43

3.2 Padrões das Variáveis Ambientais 46

3.3 Interação Peixes -Variáveis Ambientais 48

4 DISCUSSÃO 51

5 CONCLUSÃO 53

6 REFERÊNCIAS BLIOGRÁFICAS 53

CAPÍTULO III

RESUMO 57

ABSTRACT 58

1 INTRODUÇÃO 59

2 MATERIAL E MÉTODOS 60


2.2 Amostragem 60

2.3 Construção do Índice de Assembléia de Peixes em Reservatório (IAPR) 60

2.3.1 Condição de referência 60

2.3.2 Proposição de métricas potenciais 61

2.3.3 Seleção das métricas 65

2.3.4 Pontuação Contínua 65

3 RESULTADOS 66

3.1 Seleção das Métricas 66

3.1.1 Amplitude de variação 66

3.1.2 Redundância 67

3.2 Pontuação das Métricas 70

3.3 Classes de Qualidade 70

3.4 Variações espaço-temporais 73

4 DISCUSSÃO 76

5 CONCLUSÕES 79


CONSIDERAÇÕES FINAIS

84

1

1 INTRODUÇÃO GERAL

A construção de reservatórios artificiais atingiu seu máximo desenvolvimento nas décadas de 1960 e 1970 e, atualmente, faz parte das metas para a expansão econômica do país. O objetivo principal da retomada da construção desses empreendimentos é a geração de energia. Além disso, o represamento promove, secundariamente, o controle de cheias, cria oportunidades de recreação, turismo, navegação continental e aqüicultura e, fornece suprimento de água (TUNDISI & MATSUMURA-TUNDISI, 2003; OLDANI et al., 2007). Desta forma, a construção de reservatórios resulta em marcantes modificações nas bacias em que são instalados, visíveis na paisagem local e também, em aspectos de ordem econômica, social e ambiental (STRASKRABA & TUNDISI, 1999; AGOSTINHO et al., 2007).

Dentre as modificações de larga escala, o alagamento de grandes áreas altera o curso dos rios e o fluxo da água tem sua velocidade reduzida alterando a condição de um sistema lótico para lêntico (HENRY, 1999). As conseqüências dessas mudanças afetam o rio tanto a montante quanto a jusante do reservatório. O trecho do rio imediatamente a montante da barragem sofre influências da inundação, perdendo áreas marginais que funcionavam como locais de inundação sazonal, prejudicando as áreas de criação e desenvolvimento de peixes jovens. O transporte de nutrientes e a distribuição dos organismos aquáticos também são alterados em função da variação do fluxo. O trecho do rio a jusante perde sua conexão com rio acima e recebe água pobre em nutrientes, de maior transparência e sem os pulsos naturais de variação sazonal; periodicamente recebe sedimentos acumulados próximo à barragem, como decorrência de atividades de manutenção das usinas (AGOSTINHO et al., 2007).

A área alagada tem características ditadas pelas condições da bacia, porém, bem diferentes do rio original. A condição lêntica, favorece a sedimentação e conseqüentemente aumenta a transparência da água. Dependendo do grau de degradação do rio a montante, o aporte de nutrientes que chega ao reservatório pode desencadear um processo de eutrofização alterando as condições físico-químicas da água. Esses processos implicam no aparecimento de um novo sistema com marcada heterogeneidade espacial (zona lótica, de transição e lacustre), com um gradiente longitudinal das variáveis físicas, químicas e bióticas (THORNTON et al., 1990).

A distribuição de peixes em rios represados segue esse padrão de zonação longitudinal (BHAT, 2004; HABIT et al., 2006) com as espécies sendo distribuídas ao longo de gradientes ambientais. Portanto, as assembléias de peixes de reservatórios são resultantes de um processo de reestruturação das populações de peixes que originalmente ocupavam os rios, com alterações na composição e na abundância de espécies. Entretanto, como os novos nichos criados a partir do represamento não são ocupados pela maioria das espécies nativas, as espécies introduzidas se estabelecem influenciando na composição e estrutura da assembléia, principalmente por competição e predação (GOMIERO & BRAGA, 2004).

Os estudos a cerca da evolução desses sistemas tem se expandido ao longo dos anos, principalmente, pela necessidade de monitorar as conseqüências desses empreendimentos no ecossistema aquático e poder gerar subsídios para seu manejo adequado e sustentável. No Brasil, grupos de estudos acompanham o desenvolvimento de grandes reservatórios nas regiões Sul e Sudeste (AGOSTINHO et al., 1999; AGOSTINHO et al., 2007). Entretanto poucas são as iniciativas de monitorar esses ambientes, com índices bióticos, capazes de gerar informações mais detalhadas e consistentes sobre a qualidade ambiental.

O rio Paraíba do Sul se destaca por ser um dos principais corpos hídricos do país e estar inserido no eixo industrial entre os estados do Rio de Janeiro e São Paulo. Desde a

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década de 90 estudos pioneiros têm adaptado o Índice de Integridade Biótica ao seu canal principal (ARAÚJO 1998; ARAÚJO et al., 2003; PINTO et al., 2006). Entretanto, nenhum desses trabalhos adaptou o índice aos reservatórios do rio Paraíba do Sul. Ao longo de seu curso, o rio Paraíba do Sul possui nove barragens das quais se destaca a barragem da UHE do Funil, localizado no limite do trecho médio inferior e receptor das águas com baixa qualidade do Vale do Paraíba paulista, que representa o trecho mais alterado deste sistema INEA (2009).

Deste modo, o presente estudo objetivou analisar as alterações na estrutura da assembléia de peixes e suas relações com as variáveis físico-químicas ao longo do trecho longitudinal do sistema rio Paraíba do Sul – reservatório da UHE do Funil. Além disso, foi adaptado para esse trecho o Índice de Integridade Biótica com o intuito de avaliar a qualidade ambiental deste sistema. Os objetivos específicos definidos para cada um dos três capítulos que compõem essa dissertação, são:

Capítulo I: Analisar os padrões espaciais e temporais de distribuição da assembléia de peixes ao longo do trecho longitudinal do sistema rio Paraíba do Sul (ambiente lótico) – reservatório da UHE do Funil (ambiente lêntico).

Capítulo II: Caracterizar as variações físico-químicas da água e suas influência na distribuição da ictiofauna.

Capítulo III: Adaptar o Índice de Integridade Biótica para o sistema rio Paraíba do Sul - reservatório da UHE do Funil.

O rio Paraíba do Sul

O rio Paraíba do Sul é o maior rio de várzea da região sudeste do Brasil, situado entre os paralelos 20º26’ e 23º38’ Sul e os meridianos 41º00’ e 46º30’ Oeste, com 1.100 km de extensão. A área de drenagem é de aproximadamente 55.500 km², estendendo-se pelos estados de São Paulo (13.900 km²), Rio de Janeiro (20.900 km²) e Minas Gerais (20.700 km2). O clima é caracterizado como subtropical, com temperatura média anual oscilando entre 18 ºC e 24 ºC. O período de verão é caracterizado como chuvoso com precipitação acumulada entre 200 e 250 mm/mês nos meses com máxima precipitação (dezembro e janeiro), enquanto no inverno ocorre o período mais seco (maio a julho), com precipitação acumulada inferior a 50 mm/mês (MARENGO & ALVES, 2005).

A região da bacia do rio Paraíba do Sul é intensamente urbanizada, principalmente por conectar grandes centros industriais do país. A população da bacia é estimada em 5,5 milhões de habitantes, sendo 1,8 milhão no estado de São Paulo, 2,4 milhões no Rio de Janeiro e 1,3 em Minas Gerais (IBGE, 2000). O principal uso da água é o abastecimento para consumo humano, que além da população da bacia, abrange cerca de 8,7 milhões de habitantes da Região Metropolitana do Rio de Janeiro, abastecida pelas águas transpostas pelo Sistema Light/CEDAE. A diluição de esgotos, irrigação e geração de energia hidroelétrica e, em menor escala, a pesca, aqüicultura, recreação e navegação, são outros usos que se destacam na bacia. As principais usinas hidrelétricas na bacia são no estado de São Paulo: Paraibuna/Paraitinga, Jaguari (CESP), Santa Branca (LIGHT); no estado do Rio de Janeiro: Funil (FURNAS), Nilo Peçanha, Fonte Velha, Fontes Nova, Pereira Passos e Ilha Pombos (LIGHT).

2 ÁREA DE ESTUDOS

A área de estudo abrangeu parte do canal principal do rio Paraíba do Sul, na área de influência da UHE do Funil, administrada por Furnas Centrais Elétricas S/A. O Reservatório da UHE do Funil (22°30S, 44°45S) (Tabela 1) situa-se em sua maior parte nos municípios de

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Itatiaia e Resende, margeando pequenas áreas dos municípios paulistas de Queluz, Areias e São José do Barreiro (Figura 1). Sua construção foi concluída em 1969, visando à geração de energia elétrica e atenuação do impacto das cheias sobre as áreas urbanas, além de, eventualmente, compor o abastecimento de água do município do Rio de Janeiro (ÁVILA & BICUDO, 1982). Entretanto, recebe água com elevado grau de poluição advinda do trecho médio-superior da bacia do rio Paraíba do Sul, considerado poluído, principalmente pelas atividades industriais do Vale do Paraíba Paulista (KLAPPER, 1998).

A vegetação ao redor do reservatório é pobre, um resultado da anterior utilização agrícola para plantio de café e pasto. A constante oscilação do nível da água contribui para a erosão e sedimentação marginais no reservatório. Um programa de reflorestamento está sendo desenvolvido pela empresa de geração de energia responsável pelo reservatório (BRANCO et al., 2002).

Tabela 1: Características físicas da barragem e do reservatório da UHE do Funil (Fonte: Furnas Centrais Elétricas S/A).

Características do reservatório da UHE do Funil Área da bacia hidrográfica 6.800 km2 Área do espelho de água no nível máximo útil 40 km2 Cota de coroamento 468,00m Nível altimétrico (N.A.) máximo maximorum 468,00m N. A. máximo útil 466,50m N. A. acumulado mínimo útil 444,00m Localização da tomada de água para as turbinas 77,83m Perímetro do nível máximo útil 320 km Volume útil 605 X 106 m3 Volume total 888 X 106 m3 Vazão média de longo termo (período) 220 m/s Tempo de retenção da água 10 a 50 dias Profundidade Média 22 m Formato dendrítico

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Figura 1. Área de estudo – reservatório da UHE do Funil, RJ. Seta indicando o sentido do rio.

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2.1 Precipitação e Níveis Altimétricos (Cotas)

A precipitação anual registrada para a região do reservatório da UHE do Funil, nos dois anos deste estudo (2006 e 2007) foi de 1.726,5 mm e 1.014,9 mm respectivamente. Estes anos foram caracterizados por maiores precipitações nos meses de janeiro, fevereiro e no período de outubro a dezembro (Figura 2), com o ano de 2007 apresentando menores valores quando comparados a 2006.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez

meses

mm

Figura 2: Precipitação mensal (mm), séries 2006 e 2007 – reservatório da UHE do Funil. Fonte: Furnas Centrais Elétricas S/A.

O nível do reservatório variou ao longo do ano e apresentou padrões distintos entre os anos estudados. Em 2006 os níveis mais baixos foram registrados nos meses de setembro a novembro (Figura 3-a), enquanto que em 2007 esses níveis foram registrados de junho a outubro (Figura 3-b).

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Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

Mês

448

450

452

454

456

458

460

462

464

466

Nív

el (

m)

Média ±Erro Padrão

±Desvio Padrão

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

Mês

448

450

452

454

456

458

460

462

464

466

Nív

el (

m)

Média ±Erro Padrão ±Desvio Padrão

Figura 3: Variação do nível diário (m) nas cotas do reservatório da UHE do Funil. (a) série 2006 e (b) série 2007. Fonte: Furnas Centrais Elétricas S/A.

(a)

(b)

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3 METODOLOGIA GERAL

Quatro zonas de amostragem foram selecionadas para este estudo (Figura 4), com duas delas apresentando características lóticas (uma a montante do reservatório e outra a jusante da barragem) e duas no reservatório (Tabela 2). A escolha destas zonas objetivou representar diferentes condições ecológicas do sistema visando avaliar a variação ao longo do trecho longitudinal, segundo Thornton et al. (1990):

Zona 1 - rio Paraíba do Sul, a montante do reservatório, com mudanças no fluxo ditado pela estação das chuvas. Durante o período de cheia, a água atinge uma parte da zona ripária, aumentando a disponibilidade de abrigo e alimento para os peixes (Figura 5-a).

Zona 2 - parte superior do reservatório, próxima a um paredão de pedras, que aumenta a complexidade do habitat. Nesta localidade ocorre a transição entre dois tipos de sistema (lótico/lêntico) (Figura 5-b).

Zona 3 - parte inferior do reservatório, caracterizada por maior transparência e profundidade, substrato arenoso e ampla zona litoral desprotegida (Figura 5-c).

Zona 4 - rio Paraíba do Sul, a jusante do reservatório, com alta complexidade de habitat devido a presença de substrato composto de pedras, areia, lama, presença de ilhas e de mata ciliar contribuindo para formação de abrigos. O fluxo é estável, ditado pela vazão de água turbinada, com forte correnteza (Figura 5-d).

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Figura 4: Sistema rio Paraíba do Sul - reservatório da UHE do Funil com círculos pretos indicando as zonas de amostragem, os quadrados indicando as principais cidades e as setas indicando o sentido do rio.

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Tabela 2: Características físicas e geográficas das quatro zonas estudadas no sistema rio Paraíba do Sul - reservatório da UHE do Funil.

Zonas Coordenadas Tipo de

ambiente Substrato

predominante Profundidade Vegetação Ripária

1 22°31’50,7” S 44°42’64,0” O

Lótico Argila ~ 4m Expressiva durante a estação chuvosa

2 22°31’63,0” S 44°40’83,0” O

Semi-lêntico pedras, cascalhos ~ 11m Ausente

3 22°31’64,6” S 44°34’00,8” O

Lêntico Areia, argila ~ 20m Ausente

4 22°31’33,4” S 44°34’65,1” O

Lótico Areia, argila,

pedras, ~ 3 m

Expressiva durante todas as estações

Figura 5: Vista geral das quatro zonas do Sistema do rio Paraíba do Sul-reservatório da UHE do Funil: a- Zona 1 (margem desmatada); b- Zona 2 (paredão de pedras); c- Zona 3 (margem erodida e barragem) e d- Zona 4 (presença de ilhas e vegetação ripária).

(a) (b)

(c) (d)

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3.1 Amostragem A amostragem da ictiofauna e das variáveis ambientais, nas quatro zonas descritas, foi

realizada mensalmente entre outubro de 2006 e setembro de 2007 (exceto maio e julho de 2007). Os meses amostrados foram agrupados em dois períodos (cheia e seca), de acordo com os padrões de precipitação na região do reservatório da UHE do Funil registrados durante o estudo. Assim, o período de cheia foi caracterizado por precipitação mensal variando de 100 a 400 mm, correspondendo aos meses de outubro de 2006 a fevereiro de 2007, enquanto o período de seca, caracterizado por precipitação mensal de 0 a 57 mm, correspondendo aos meses de março a setembro de 2007.

Ictiofauna

A amostragem da ictiofauna ocorreu em quatro locais dispostos aleatoriamente dentro de cada zona. Em cada local foram colocadas três redes (30 m por 2,5 m) com diferentes tamanhos de malha (2,5, 4,5 e 6,5 cm entre nós opostos) totalizando uma área de 900 m2 de rede por zona. As redes foram colocadas ao entardecer e retiradas ao amanhecer do dia seguinte, tendo permanecido em operação por aproximadamente 15 horas.

Os peixes coletados foram identificados em campo, contados, pesados (em gramas) e medidos no comprimento total (mm). Todos os indivíduos foram fixados em formalina 10%, durante 48 horas e posteriormente, conservado em etanol 70%. Parte do material foi depositada como material testemunho na coleção ictiológica do Laboratório de Ecologia de Peixes, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro.

Variáveis Ambientais

As variáveis físico-químicas da água formam tomadas por medição direta, juntamente com a amostragem da ictiofauna, em quatro locais dentro de cada uma das quatro zonas. Com o auxílio de um multisensor HORIBA W-21, as medições foram feitas durante o período da manhã, a uma profundidade de 20 cm da superfície da água e a uma distância de aproximadamente 3m da margem. As variáveis mensuradas foram: temperatura (°C); percentagem de saturação de oxigênio; pH; Condutividade (µS/cm) e potencial redox (mV).

4 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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and its applications. São Carlos: International Institute of Ecology/Brazilian Academy of Sciences, 1999.p. 565-583.

THORNTON, K.W.; KIMMEL, B.L.; PAYNE, F.E. Reservoir limnology: ecological perspectives. New York: Wiley-Interscience Publication, 1990. 246 p. TUNDISI, J.G.; MATSUMURA-TUNDISI, T. Integration of research and management in optimizing multiple uses of reservoirs: the experience of South American and Brazilian cases studies. Hydrobiologia, V.500, p.231-242, 2003.

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CAPÍTULO I

MUDANÇAS NA ASSEMBLÉIA DE PEIXES EM UM TRECHO LONGITUDINAL DO SISTEMA RIO PARAÍBA DO SUL –

RESERVATÓRIO DA UHE DO FUNIL

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RESUMO

Esse estudo foi proposto com objetivo de analisar as alterações na estrutura da assembléia de peixes em um trecho longitudinal do rio Paraíba do Sul – reservatório da UHE do Funil. A hipótese testada foi de que as mudanças ambientais provocadas pela barragem modificam a composição e estrutura da comunidade de peixes. Coletas mensais padronizadas foram realizadas entre outubro de 2006 e setembro de 2007 em quatro zonas: 1 - rio a montante do reservatório; 2 - parte superior do reservatório; 3 - parte inferior do reservatório, e 4 - rio a jusante do reservatório. Em cada zona, quatro locais foram amostrados. Em cada local, foram colocadas três redes de espera (30 m por 2,5 m) com diferentes tamanhos de malhas (2,5, 4,5 e 6,5 cm entre nós opostos) totalizando uma área de 900 m2 por zona. As redes foram colocadas ao entardecer do dia e retiradas ao amanhecer do dia seguinte, tendo permanecido em operação por aproximadamente 15 horas. Um total de 4.548 indivíduos de 35 espécies foi coletado, sendo 11 espécies encontradas somente a montante da barragem e duas espécies encontradas somente a jusante. A maior riqueza e diversidade foram registradas na zona 2, associadas à complexidade de habitat e por ser uma zona de transição entre o sistema lótico e o lêntico, favorecendo espécies adaptadas aos dois tipos de ambiente. As espécies introduzidas (Metynnis maculatus, Piaractus mesopotamicus, Plagioscion

squamosissimus, Cichla monoculus e Oreochromis niloticus) foram mais abundantes nas zonas do reservatório, correspondendo a 22% (zona 2) e 23% (zona 3) do número total de peixes. Leporinus copelandii foi a única espécie indicadoras da zona 1 ( (p = 0,000), enquanto 5 espécies foram indicadoras da zona 2. Os ciclídeos (Geophagus brasiliensis e C.

monoculus), o scianídeo Pachyurus adpersus e o Characidae Astyanax bimlaculatus foram indicadores da zona 3. Astyanax giton, Astyanax parahybae e Rineloricaria sp foram indicadores da zona 4. Uma tendência de aumento no número de indivíduos e de espécies carnívoras ao longo do gradiente longitudinal da zona 1 para a zona 3, acompanhado por um número decrescente de herbívoros foi registrada. A assembléia de peixes do rio a jusante do barramento (zona 4) foi diferente das zonas a montante, principalmente da zona 3 (reservatório), indicando os efeitos da barragem alterando a composição e estrutura da ictiofauna. Palavras chaves: assembléia de peixes, peixes de águas interiores, reservatórios, rios, barragens.

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ABSTRACT

This study aims to assess changes in structure of fish assemblages along a longitudinal gradient in the Paraíba do Sul – Funil reservoir stretches. The raised hypothesis is that dams modify composition and structure of river fish assemblages. Standardized monthly samplings were carried out between October 2006 and September 2007 in four zones: 1 = river upstream the reservoir; 2 – upper reaches of the reservoir; 3 - lower reaches of the reservoir; and 4) river downstream the reservoir. Four sites were sample within each four zone. At each site, three gill nets were deployed (30m long per 2.5 height) with different size meshes (2.5 cm, 4.5cm and 6.5cm between opposite knots) covering a total average fished area of 900m2 in each zone. The nets were deployed in the afternoon and retrieved in the morning of the following day, operating for approximately 15 hours. A total of 4,548 specimens and 35 species was collected, with 11 being recorded only upstream the dam, and two species exclusively downstream the dam. The highest richness and diversity were recorded for zone 2, associated to higher habitat complexity as a transition zone between lotic and lentic system, favoring the occurrence of species adapted to two types of systems. Introduced species (Metynnis maculatus, Piaractus mesopotamicus, Plagiocion squamosissimum, Cichla

monoculus and Oreochromis niloticus) were abundant in the reservoir zones, amounting to 22% (zone 2) and 23% (zone 3) of the total fish number. Leporinus copelandii was the only indicator species for zone 1 (p=0.000), while 5 species were indicator for zone 2. Cichlids (Geophagus brasiliensis and C. monoculus), the sciaenid Pachyurus adpersus and the characid A. bimlaculatus were indicators for zone 3. Astyanax giton, Astyanax parahybae and Rineloricaria sp were indicator for zone 4. A trend for increasing number of carnivores individuals and species along the longitudinal gradient from zone 1 to zone 3 was recorded, accompanied by a decreasing number of herbivorous. Fish assemblage downstream the dam (zone 4) differed from the other zones upstream, mainly from zone 3, indicating dam effects shifting composition and structure of the ichthyofauna.

Key words: fish assemblages, reservoir, dam, longitudinal gradient.

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1 INTRODUÇÃO Barragens perturbam a continuidade longitudinal dos rios provocando mudanças em

parâmetros e processos bióticos e abióticos (STANFORD & WARD, 2001). Dentre os processos abióticos, a redução do fluxo da água é um dos mais impactantes, alterando o transporte de sedimentos, nutrientes e energia (ARMITAGE, 1982; JOHNSON et al., 1995, LIGON et al., 1995). Além disso, ocorrem variações nas concentrações de matéria orgânica dissolvida, transparência, estrutura térmica e condutividade (TUNDISI, 1988). Essas modificações físico-químicas transformam o ambiente lótico em lêntico, alterando, conseqüentemente, a composição das comunidades de peixes.

Em rios, a riqueza da assembléia local normalmente aumenta ao longo do gradiente montante e jusante. Este aumento é muitas vezes atribuído ao aumento do tamanho e diversidade do habitat a jusante ou incremento das fontes de alimento, ou ambos (GORMAN & KARR, 1978; OBERDORFF et al., 2001; GRENOUILLET et al., 2004). Entretanto, barragens, em especial grandes barragens, fragmentam habitats e determinam uma disponibilidade de novos nichos alimentares, ordenando uma nova partilha desses recursos. Deste modo, a colonização em reservatórios está fortemente determinada pela estrutura trófica anterior à construção da barragem, que depende da presença de elementos da guilda com estratégias de alimentação flexível para explorarem os novos nichos (MERONA, et al., 2003). Além disto, o estoque de espécies com potencial de colonização de grandes reservatórios é restrito àquelas distribuídas no rio a montante e com suficiente capacidade de adaptação aos ambientes lênticos, o que limita a riqueza local nativa.

Deste modo, a baixa riqueza de espécies nativas proporciona maiores chances para as espécies introduzidas se desenvolverem (BELKESSAM et al., 1997 apud IRZ et al., 2004), modificando a capacidade competitiva da fauna local (MOYLE & LIGHT, 1996). A introdução de espécies é freqüente em reservatórios brasileiros (AGOSTINHO & JÚLIO, 1996). Espécies oriundas da bacia Amazônica e de outros continentes são introduzidas em reservatórios das regiões sul e sudeste do país.

A variação sazonal no nível de fluxo da água é outro fator estruturador das assembléias de peixe dos rios (WOOTTON, 1990). A instabilidade hidrológica e limnológica em rios regulados por barragens podem afetar adversamente a reprodução dos peixes (AGOSTINHO et al., 1992), interferindo nos estímulos que iniciam a atividade migratória de algumas espécies. Além disso, altera o aporte de nutrientes e diminui a disponibilidade de alimento e abrigo, em períodos de seca, quando os níveis da água estão baixos, favorecendo o estabelecimento de espécies oportunistas e de elevada plasticidade trófica.

O rio Paraíba do Sul é um dos sistemas lóticos mais utilizados do país devido sua proximidade com os grandes centros industriais e urbanos brasileiros, com suas águas amplamente utilizadas para fins domésticos e industriais. O reservatório da Usina Hidrelétrica (UHE) do Funil é um importante represamento deste rio no estado do Rio de Janeiro, sendo uma das maiores intervenções antrópicas no rio Paraíba do Sul para geração de energia hidrelétrica.

O objetivo do presente trabalho foi investigar a composição e estrutura da assembléia de peixes no reservatório Funil e no rio Paraíba do Sul, a montante e a jusante, e identificar os parâmetros que determinam suas variações espaço-temporais. As seguintes questões são abordadas: A diversidade local é alterada ao longo do eixo longitudinal rio-reservatório? A composição e estrutura da assembléia de peixes são afetadas pela obstrução do fluxo do rio, devido ao represamento? Existem mudanças nos grupos funcionais? A hipótese a ser testada é de que a mudança do ambiente lótico para lênticos afeta a riqueza, composição e estrutura da assembléia de peixes devido a mudanças físicas, químicas e biológicas no sistema.

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2 MATERIAL E MÉTODOS 2.1 Área de Estudos A área de estudo abrangeu parte do trecho médio-superior da bacia rio Paraíba do Sul, na área de influência da UHE do Funil, compreendendo uma extensão de aproximadamente 35 km. Quatro zonas foram consideradas para a caracterização do eixo longitudinal rio–reservatório, duas apresentando características lóticas (Zona 1 – a montante do reservatório e Zona 4 – a jusante da barragem) e duas dentro do reservatório, caracterizando o ambiente lêntico (Zona 2 – parte alta do reservatório e Zona 3 – próxima a barragem). 2.2 Amostragem

A amostragem da ictiofauna ocorreu em quatro locais dispostos aleatoriamente dentro de cada zona. Em cada local foram colocadas três redes (30 m por 2,5 m) com diferentes tamanhos de malha (2,5, 4,5 e 6,5 cm entre nós opostos), totalizando uma área de 900 m2 de rede por zona. As redes foram colocadas ao entardecer e retiradas ao amanhecer do dia seguinte, tendo permanecido em operação por aproximadamente 15 horas.

Os peixes coletados foram identificados em campo, contados, pesados (em gramas) e medidos no comprimento total (mm). Todos os indivíduos foram fixados em formalina 10%, durante 48 horas e posteriormente, conservado em etanol 70%. Parte do material foi depositada como material testemunho na coleção ictiológica do Laboratório de Ecologia de Peixes, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro.

2.3 Análise dos Dados

2.3.1 CPUE

Abundância e biomassa foram padronizadas pela captura por unidade de esforço (CPUE), definida como a soma do número (CPUEn) e peso (CPUEb) totais de peixes coletados por 100 m2 de rede por 24 horas. Este procedimento permitiu comparações quantitativas, espaço-temporais, de indivíduos e espécies.

2.3.2 Riqueza de espécies O índice de rarefação de Coleman foi utilizado para a construção das curvas de

rarefação em função do número de indivíduos por zona, de forma a possibilitar a análise da riqueza de espécies, em níveis comparáveis de esforço amostral (GOTELLI & COLWELL, 2001). Além disso, a riqueza de espécies para cada zona foi estimada pelo método não paramétrico Jackknife 2 (SMITH & VAN BELLE, 1984), um dos estimadores menos influenciados pelo tamanho amostral (COLWELL & CODDINGTON, 1994). As análises foram feitas no programa EstimateS 8.0 (COLWELL, 2006).

2.3.3 Heterogeneidade Com o objetivo de analisar o padrão de organização da comunidade foi elaborada uma

curva com o rank de espécie-abundância (Whittaker plot) para cada zona. A distribuição das abundâncias observadas, em cada zona foi comparada a três modelos teóricos de distribuição: série geométrica, série logarítmica e série log-normal, com o auxílio do Programa Past versão 1.86b (HAMMER et al,. 2001). O ajuste dos dados observados à curva dos dados esperados para cada modelo foi testado com o teste do Qui-quadrado (χ2). As distribuições das

18

abundâncias foram consideradas ajustadas a um determinado modelo quando não houve diferença significativa entre os dados observados e esperados ao nível de 95% de confiança.

A diversidade em escala alfa foi analisada pelos parâmetros: índice de Shannon (H’), equitabilidade (J’) (PIELOU, 1966), riqueza de espécies (D) de MARGALEF (1958) e índice de dominância (Si) proposto por SIMPSON (1949). O índice de diversidade de Shannon (H’) foi calculado como:

H' = -∑ pi * ln (pi) onde:

pi = proporção numérica da espécie i na amostra total; ln= logaritmos naturais (neperianos). A Equitabilidade (J) foi calculada como:

J = H' / H' Max. A riqueza de Margalef (D) foi calculada como:

D = (S - 1) / ln (N) onde:

S = número de espécies na amostra; N = número de indivíduos na amostra.

A dominância de Simpson foi calculada como:

Si = Σ {ni (ni -1) / N (N -1)} onde:

ni é o número de indivíduos da espécie i em uma amostra; N é o número total de indivíduos na amostra. 2.3.4 Constância de Ocorrência A constância de espécies foi calculada de acordo com DAJOZ (1973), para todas as

zonas amostradas incluindo todas as espécies capturadas. As seguintes categorias foram estabelecidas: constante (igual ou maior que 50%), acessória (igual ou maior que 25% e menor que 50%) e acidental (menor que 25%).

2.3.5 Espécies Indicadoras

Para determinar quais espécies são capazes de melhor categorizar (medida de bioindicação) as diferentes zonas do reservatório, o Valor Indicador Individual (IndVal) foi utilizado. Este método desenvolvido por Dufrêne & Legendre (1997) foi aplicado utilizando-se o PCOrd (MCCUNE & MEFFORD, 1997). Esta análise de espécies indicadoras emite um valor de 0 a 100%, onde zero equivale a não-indicação da espécie como indicador para determinado ambiente e 100 indica que a ocorrência de determinada espécie é característica do ambiente.

19

2.3.6 Composição Trófica Informações sobre os principais hábitos alimentares de algumas espécies disponíveis

na literatura (ARAÚJO et al., 2009) foram utilizadas para a interpretação dos padrões de distribuição das guildas alimentares. Assim foram consideradas cinco divisões: herbívoros, detritívoros, onívoros, invertívoros e carnívoros.

2.4 Tratamento Estatístico

Comparações das médias do número de indivíduos e de espécies por unidade amostral,

bem como índices de diversidade foram feitas entre as quatro zonas e entre os períodos de cheia e seca, utilizando o teste não paramétrico de Kruskal-Wallis. Quando diferenças significativas foram encontradas, foi utilizado o teste de Comparações Múltiplas do Rank de Médias para Todos os Grupos (p < 0,05) para comparações caso a caso. Estes testes não-paramétricos foram utilizados em substituição a ANOVA (Análise de Variância), uma vez que os dados não atenderam aos requisitos de homocedasticidade e normalidade (ZAR, 1999).

Para as espécies indicadoras foi realizada uma análise estatística de significância usando o teste de Monte Carlo obtido (1.000 randomizações) para determinar a significância estatística dos valores indicadores (p < 0,05).

Diferenças espaciais na estrutura da ictiofauna foram detectadas pela análise de ordenação não paramétrica de escalonamento multidimensional (nMDS), utilizando como medida de similaridade a Distancia Euclidiana e como transformação dos dados o log x+1. A qualidade do plot é indicada por seu valor de estresse: valores <0,2 indicam ordenação aceitável; valores <0,1 correspondem a uma boa coordenação; e estresse <0,05 é uma excelente representação. A fim de verificar se existem diferenças significativas na composição das espécies entre as zonas, uma análise de similaridade não paramétrica (ANOSIM), proposto por Clarke (1993) foi usada. O ANOSIM é um teste de similaridade monofatorial baseada em permutações, que fornece um R estatístico que reflete a quantidade de dissimilaridade associada com cada fator. Uma análise de similaridade pormenorizada, SIMPER, foi empregada para identificar a contribuição de cada espécie para a similaridade em cada zona e a percentagem de dissimilaridade entre as zonas estudadas. Estas análises multivariadas foram realizadas com o software PRIMER 5 (Primer-E, 2000).

3 RESULTADOS Composição

Um total de 4.548 indivíduos foi coletado pertencentes a 35 espécies (5 introduzidas), 28 gêneros, 15 famílias e cinco ordens (Tabela 1). Os Characiformes corresponderam a 45,7% do total de espécies, seguidos dos Siluriformes, com 28,6%. Os Perciformes foram representados por 6 espécies (17,1%) e as ordens menos representadas, Gymnotiformes e Synbranchiformes contribuíram com 5,7 e 2,9% do total de espécies. A família que apresentou maior número de espécies foi Characidae (S = 9), seguida por Loricariidae e Cichlidae com (S = 4) espécies cada.

20

Tabela 1: Lista de espécies agrupadas por ordem e família, coletadas no sistema rio Paraíba do Sul – reservatório do Funil (* espécies introduzidas).

Ordem Família Espécie Characiformes Anostomidae Leporinus copelandii Steindachner, 1875 Leporinus conirostris Steindachner. 1875

Leporinus mormyrops Steindachner, 1875

Characidae Astyanax bimaculatus (Linnaeus, 1758) Astyanax parahybae Eigenmann, 1908

Astyanax giton Eigenmann, 1908 Astyanax sp.

Brycon sp.

Probolodus heterostomus Eigenmann, 1911

Oligosarcus hepsetus (Curvier, 1829) Piaractus mesopotamicus (Holmberg, 1887)* Metynnis maculatus (Kner, 1858)*

Chrenuchiidae Characidium lauroi Travassos, 1949

Curimatidae Cyphocharax gilbert (Quoy & Gaimard, 1824) Erythrinidae Hoplias malabaricus (Bloch, 1794) Hoplerythrinus unitaeniatus (Agassiz, 1829) Siluriformes Callichthyidae Callichthys callichthys (Linnaeus, 1758) Hoplosternum littorale (Hancock, 1828) Loricariidae Hypostomus affinis (Steindachner, 1877) Hypostomus auroguttatus Kner, 1854 Rineloricaria sp.

Rhinelepis aspera Spix & Agassiz, 1829

Heptapteridae Rhamdia sp. Pimelodidae Pimelodus maculatus La Cèpede, 1803 Pimelodus fur (Lütken, 1874) Auchenipteridae Glanidium albescens Lütken, 1874 Gymnotiformes Gymnotidae Gymnotus carapo Linnaeus, 1758

Sternopygidae Eigenmannia virescens (Valenciennes, 1842) Synbranchiformes Synbranchidae Synbranchus marmoratus Bloch, 1795

Perciformes Sciaenidae Pachyurus adspersus Steindachner, 1879

Plagioscion squamosissimus (Heckel, 1840)* Cichlidae Cichla monoculus Spix & Agassiz, 1831* Crenicichla lacustris (Castelnau, 1855) Geophagus brasiliensis (Quoy & Gaimard, 1824) Oreochromis niloticus (Linnaeus, 1758)*

Das 35 espécies coletadas, onze espécies foram encontradas somente a montante

(zonas 1, 2 e 3) da barragem (Cichla monoculus, Callichthys callichthys, Cyphocarax gilbert,

Pachyurus adspersus, Hoplerythrinus unitaeniatus, Piaractus mesopotamicus, Characidium

lauroi, Brycon insignis, Pimelodus fur, Astyanax sp e Synbranchus marmoratus). A jusante da barragem, somente duas espécies foram exclusivas (Rhamdia sp. e

Astyanax giton). Quatorze espécies (Astyanax bimaculatus, Pimelodus maculatus, Astyanax

parahybae, Hoplosternum littorale, Metynnis maculatus, C. monoculus, Plagioscion

squamosissimus, Hypostomus auroguttatus, Oligossarcus hepsetus, Geophagus brasiliensis,

Leporinus copelandii, Hypostomus affinis, Hoplias malabaricus e Leporinus conirostris) contribuíram cada uma com abundância numérica acima de 1%, totalizando 95% do número de indivíduos coletados e, 94,2% da biomassa total (Tabela 2).

21

Astynax bimaculatus e P. maculatus foram as espécies mais abundantes, considerando todas as zonas, correspondendo a 35% e 21% do número total de peixes, respectivamente. Entretanto, o maior valor de biomassa foi registrado para P. maculatus, que correspondeu a 30% do total de peso, enquanto A. bimaculatus correspondeu a 9% (Figura 1).

Figura 1: Abundancia (CPUEn) e biomassa (CPUEb) das oito espécies mais abundantes por zonas. Código das espécies: Astbim – Astyanax bimaculatus; Astpar – Astyanax parahybae; Metmac – Metynnis maculatus; Hypaur – Hypostomus auroguttatus; Pimmac – Pimelodus maculatus; Hoplit – Hoplosternum littorale; Cicmon – Cichla

monoculus; Plasqu – Plagioscion squamosissimus.

0 10 20 30

1

2

3

4

Zon

as

CPUEn

0 1000 2000 3000

1

2

3

4

Zon

as

CPUEb

Astbim Astpar Metmac Hypaur Pimmac Hoplit Cicmon Plasqu Outros

22

Tabela 2: Número total de indivíduos (N), número de indivíduos por zona, constância de Dajoz e amplitude de comprimento total (CT em mm) no sistema rio Paraíba do Sul - reservatório da UHE do Funil. Cn = Constante; Ac = Acessória; Ai = Acidental.

Zonas

Indivíduos Constância CT

Espécies N %

1 2 3 4 1 2 3 4 Astyanax bimaculatus 1618 35,6 366 418 718 117 Cn Cn Cn Cn 89 - 149 Pimelodus maculatus 969 21,3 422 135 70 343 Cn Cn Cn Cn 98 - 350 Astyanax parahybae 283 6,2 114 4 10 155 Ac Ai Ai Ac 90 - 140 Hoplosternum littorale 229 5,0 70 115 37 7 Ac Cn Ac Ai 127 - 210 Metynnis maculatus 223 4,9 11 190 16 7 Ai Ac Ai Ai 118 - 149 Cichla monoculus 211 4,6 3 7 201 0 Ai Ai Ac - 110 - 271 Plagioscion squamosissimus 208 4,6 77 70 54 7 Ac Cn Cn Ai 105 - 360 Hypostomus auroguttatus 181 4,0 26 66 7 81 Ac Cn Ai Cn 190 - 354 Oligosarcus hepsetus 105 2,3 24 16 22 43 Ac Ac Ac Ac 149 - 303 Geophagus brasiliensis 78 1,7 0 45 28 5 - Ac Ac Ai 139 - 228 Leporinus copelandii 65 1,4 33 20 2 10 Ac Ac Ai Ai 164 - 435 Hypostomus affinis 61 1,3 21 17 7 16 Ai Ai Ai Ai 248 - 354 Hoplias malabaricus 55 1,2 18 19 8 10 Ac Ac Ai Ai 150 - 417 Leporinus conirostris 48 1,1 13 26 3 6 Ai Ac Ai Ai 248 - 354 Gymnotus carapo 41 0,9 10 26 1 4 Ai Ac Ai Ai 237 - 341 Callichthys callichthys 25 0,5 16 8 2 0 Ai Ai Ai - 125 - 172 Astyanax giton 23 0,5 0 0 0 23 - - - Ai 95 - 115 Cyphocarax gilbert 23 0,5 18 5 0 0 Ai Ai - - 180 - 230 Rineloricaria sp 16 0,4 0 2 1 14 - Ai Ai Ai 135 - 160 Pachyurus adspersus 14 0,3 2 2 10 0 Ai Ai Ai - 215 - 252 Eigenmannia virescens 12 0,3 7 1 0 4 Ai Ai - Ai 209 - 300 Hoplerythrinus unitaeniatus 9 0,2 3 5 1 0 Ai Ai Ai - 171 - 220 Oreochromis niloticus 9 0,2 0 3 5 1 - Ai Ai Ai 230 - 316 Rhinelepis aspera 8 0,2 0 5 0 3 - Ai - Ai 249 - 275 Leporinus mormyrops 6 0,1 1 3 0 2 Ai Ai - Ai 160 - 185 Probolodus heterostomus 5 0,1 0 1 1 3 - Ai Ai Ai 107 - 126 Piaractus mesopotamicus 4 0,1 3 0 1 0 Ai - Ai - 100 - 122 Crenicichla lacustris 4 0,1 0 1 0 3 - Ai - Ai 290 - 913 Characidium lauroi 3 0,1 1 2 0 0 Ai Ai - - 204 - 209 Brycon insignis 2 <0,1 1 1 0 0 Ai Ai - - 180 - 190 Rhamdia sp 2 <0,1 0 0 0 2 - - - Ai 140 - 160 Pimelodus fur 2 <0,1 0 0 2 0 - - Ai - 123 - 149 Glanidium albescens 2 <0,1 1 0 0 1 Ai - - Ai 145 - 150 Astyanax sp 1 <0,1 0 0 1 0 - - Ai - 120 Synbranchus marmoratus 1 <0,1 0 0 1 0 - - Ai - 415

Total 4548 100 1261 1211 1209 866

Total de espécies 35 24 28 25 24

As espécies introduzidas Metynnis maculatus, Piaractus mesopotamicus, Plagioscion

squamosissimum, Cichla monoculus e Oreochromus niloticus corresponderam a 14% do número total de espécies considerando todas as zonas amostradas. No reservatório, as espécies introduzidas corresponderam a 22% (zona 2) e 23% (zona 3) do número de peixes. Metynnis maculatus e Cichla monoculus foram às espécies introduzidas mais importantes, correspondendo a 70% e 72% do total de indivíduos não nativos, respectivamente. Nas zonas de rio (zonas 1 e 4), as espécies introduzidas foram menos abundantes, correspondendo a 7,5% (zona 1) e 1,7% (zona 4) do número total de peixes.

23

Constância de Espécies Em todas as zonas foi observado maior número de espécies acidentais. Poucas

espécies foram constantes, sendo Astyanax bimaculatus e Pimelodus maculatus as únicas espécies constantes em todas as zonas. O número de espécies acessórias variou de duas na zona 4 a 7 nas zonas 1 e 2 (Tabela 2). Riqueza de Espécies

De acordo com as curvas de rarefação, a riqueza esperada para uma amostragem com 750 indivíduos em cada zona, foi de 26 espécies para a zona 2 e de 21 espécies para a zona 3. Para as zonas 1 e 4 foram estimadas 23 e 24 espécies, respectivamente. (Figura 2). A riqueza de espécies estimada pelo índice de Jackknife 2 foi de 33 espécies para a zona 1, 35 espécies para a zona 2, 34 espécies para a zona 3 e 29 espécies para a zona 4.

0

5

10

15

20

25

30

0 200 400 600 800 1000 1200

Número de Indivíduos

1

3

2

4

Núm

ero

de E

péci

es

Figura 2: Curvas de rarefação (Coleman) estimadas para a assembléia de peixes das quatro zonas (1=zona 1, 2=zona 2, 3= zona 3 e 4= zona 4).

Heterogeneidade A curva de espécie - abundância para todas as zonas apresentou maior número de

espécies intermediárias, seguidas das raras e poucas espécies dominantes (Figura 3).

0

5

10

Rank das Espécies

1 3 42

log

2(ab

und.

num

. +0,

1)

Figura 3: Curvas de espécies-abundâncias para cada zona (1 = zona 1, 2 = zona 2, 3 = zona 3 e 4 = zona 4).

24

Os valores observados nas quatro zonas, quando comparados aos esperados para as

séries teóricas, apresentaram diferenças significativas em relação à série geométrica (Figuras 4-7) e logarítmica (Figuras 8-11). A única série que se ajustou aos dados coletados em todas as zonas foi a log-normal (Figuras 12-15), na qual o teste de χ2 não detectou diferenças significativas (Tabela 3).

10 20Rank

0

1

2

3

Ab

un

dân

cia

(lo

g)

Figura 4: Distribuição dos dados observados da abundância em relação à posição (rank) das espécies (pontos) na zona 1 e modelo teórico da série geométrica (linha).

10 20Rank

0

1

2

3

Ab

un

dân

cia

(lo

g)


10 20Rank

0

1

2

3

Ab

un

dân

cia

(lo

g)


10 20Rank

0

1

2

3

Ab

un

dân

cia

(lo

g)


25

10 20Rank

0

1

2

3

Ab

un

dân

cia

(lo

g)

Figura 8: Distribuição dos dados observados da abundância em relação à posição (rank) das espécies (pontos) na zona 1 e modelo teórico da série logarítmica (linha).

10 20Rank

0

1

2

3

Ab

un

dân

cia

(lo

g)


10 20Rank

0

1

2

3

Ab

un

dân

ica (

log

)


10 20Rank

0

1

2

3

Ab

un

dân

cia

(lo

g)

Figura 11: Distribuição dos dados da abundância em relação à posição (rank) das espécies (pontos) na zona 4 e modelo teórico da série logarítmica (linha).

26

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617Oitavas

1

2

3

4

5

6

Esp

écie

s p

or

oit

ava

Figura 12: Distribuição dos dados observados da abundância em relação à posição (rank) das espécies (barras) na zona 1 e modelo teórico da série log-normal (linha).

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617Oitavas

1

2

3

4

Esp

écie

po

r o

itava

Figura 14: Distribuição dos dados da abundância em relação à posição (rank) das espécies (barras) na zona 3 e modelo teórico da série log-normal (linha).

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617Oitavas

1

2

3

4

5

6

Esp

écie

s p

or

oit

ava


1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617Oitavas

1

2

3

4

5

ES

pécie

po

r o

itava


27

Tabela 3: Comparações entre as distribuições de espécies observadas e as séries teóricas para cada zona, utilizando o teste χ

2. NA = não ajustado e AJ = ajustado. Α = índice de diversidade;

k =proporção do espaço de nicho disponível; x = parâmetro da série logarítmica. Zonas

1 2 3 4

Série Geométrica k 0,2103 0,1832 0,2239 0,1937

p 0 0 0 0

NA NA NA NA

Série Logarítmica α 4,359 5,444 4,864 4,731

x 0,9959 0,9942 0,9941 0,9937

p 0 0 0 0

NA NA NA NA

Série Log-normal Média 0,8729 0,6729 0,9952 0,8545

Variância 0,7537 0,8383 0,5862 0,574

p 0,3879 0,9292 0,7169 0,5977

AJ AJ AJ AJ

Entre os parâmetros utilizados para analisar a diversidade alfa, somente o Índice de

Shannon foi significativamente diferente entre as zonas (p<0,05). Os demais índices não apresentaram diferenças significativas (Tabela 4).

Tabela 4: Parâmetros de diversidade local estimados para as quatro zonas do sistema rio Paraíba do Sul - reservatório da UHE do Funil. H – estatístico do teste de Kruskall – Wallis; * significativo ao nível de 95%. Letras diferentes indicam diferenças significativas entre pares.

Zonas 1 2 3 4 H

Shannon (H') 1,20 ± 0,10 1,40 ± 0,08a 1,12 ± 0,08b 1,16 ± 0,07 11,28*

Simpson (Si) 0,36 ± 0,05 0,30 ± 0,03 0,33 ± 0,05 0,31 ± 0,01 1,71

Equitabilidade (H'/logS) 0,74 ± 0,03 0,76 ± 0,02 0,69 ± 0,04 0,78 ± 0,02 2,26

Margalef (D) 1,75 ± 0,15 2,06 ± 0,14 1,91 ± 0,16 1,59 ± 0,11 7,08

Espécies indicadoras

Do total das 35 espécies analisadas, 13 apresentaram valores indicadores significativos (Tabela 5). A única espécie indicadora da zona 1 foi L. copelandii (p=0.000), enquanto 5 espécies foram indicadoras da zona 2. Os ciclídeos (G. brasiliensis e C. monoculus), o sciaenídeo P. adpersus e o caracídeo A. bimlaculatus foram indicadores da zona 3. Astyanax

giton, A. parahybae e Rineloricaria sp. foram indicadores da zona 4.

28

Tabela 5: Valores significativos da análise de espécies indicadoras das assembléias de peixes para as quatro zonas.

Espécie Valor da Indicação

(Ind Val) p Zona

Leporinus copelandii 27,7 0,000 1 Hoplosternum littorale 34,2 0,000 2

Metynnis maculatus 27,2 0,006 2 Hypostomus auroguttatus 26,8 0,008 2

Gymnotus carapo 21,9 0,002 2 Leporinus conirostris 17,3 0,009 2

Cichla monoculus 46,4 0,000 3 Astyanax bimaculatus 32,1 0,025 3

Geophagus brasiliensis 17,5 0,032 3 Pachyurus adspersus 13,3 0,005 3 Astyanax parahybae 27,5 0,003 4

Astyanax giton 17,5 0,000 4 Rineloricaria sp 15,4 0,004 4

Guildas Tróficas

Os onívoros foram dominantes em todo o sistema, tanto em número de indivíduos como em número de espécies. Uma tendência crescente no número de indivíduos ao longo do gradiente longitudinal da zona 1 para a zona 3 foi observado, acompanhado por um número decrescente de herbívoros. Peixes detritívoros ocorreram em maior número na zona 2 (18%), seguido pela zona 4 (14%), enquanto na zona 3 representaram apenas 4,5% do número total de indivíduos. Os invertívoros foram encontrados principalmente nas zonas 1 e 2, representando 7,7% e 8,4% do número total de indivíduos, respectivamente (Figura 16).

12.0 18.014.0

72.6 65.6

70.4

75.7

7.7 8.4

5.4

19.3

2.54.14.1 4.5

1.7

6.53.93.8

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Herbívoro Detritívoro Onívoro Invertívoro Carnivoro

Figura 16: Proporções relativas dos indivíduos por guilda trófica nas quatro zonas amostradas no sistema rio Paraíba do Sul - reservatório da UHE do Funil.

Variação espaço-temporal A distribuição da CPUEn ao longo do eixo longitudinal do sistema estudado não

diferiu entre as zonas, apesar de uma tendência de maior número de indivíduos na zona 1 ter

29

sido detectada. A CPUEb foi menor na zona 3 (H = 18,97, p < 0,05) em comparação com as outras zonas (Fig. 17).

Figura 17: Variação espacial e erro padrão em número (a - CPUEn) e biomassa (b - CPUEb) de peixes no sistema rio Paraíba do Sul – reservatório da UHE do Funil.

Considerando os períodos (cheia e seca), foram detectadas variações tanto na CPUEn

como na CPUEb dentro de cada zona e entre as zonas (Figuras 18 e 19). No período de cheia, a única diferença significativa (H = 15,49; p = 0,001) detectada na CPUEn foi detectada entre a zona 1 (40,79 ± 6,28) e a zona 3 (13,42 ± 2,56). A CPUEb no mesmo período, foi maior nas zonas 1, 2 e 4 em relação a zona 3 (H = 28,37; p = 0,000). No período de seca, não foram observadas diferenças estatisticamente significativas de CPUEn e CPUEb entre as zonas, embora o padrão observado na cheia tenha sido invertido, com a zona 3 apresentando elevada CPUEn e a distribuição da CPUEb não tenha sido diferenciado entre as zonas.

Dentro de cada zona, apenas as zonas de rio (1 e 4) apresentaram diferenças significativas de CPUEn e CPUEb entre os períodos de cheia e seca. Na zona 1, a cheia foi o período de maior CPUEn (H = 13,03; p = 0,000) e CPUEb (H = 16,37; p = 0,000) em comparação com a seca. O mesmo padrão foi observado na zona 4 para número (H = 7,17; p

= 0,007) e biomassa (22,66; p = 0,000). Nas zonas do reservatório (2 e 3), os valores de CPUEn e CPUEb apresentaram grande variação, o que não permitiu estatisticamente a observação de diferenças significativas.

0

10

20

30

40

N°

ind.

/100

m2 /d

ia

0

1

2

3

1 2 3 4Zonas

kg/1

00m

2 /dia

a

b

30

Figura 18: Valores médios de CPUEn (Número de indivíduos/100m2/dia) para os períodos de cheia e seca nas quatro zonas amostradas.

Figura 19: Valores médios de CPUEb (kg/100m2/dia) para os períodos de cheia e seca nas quatro zonas amostradas.

Estrutura da Assembléia

Mudanças significativas na assembléia de peixes entre as zonas foram detectadas pelo ANOSIM considerando todo o período amostrado. Quando os períodos (cheia e seca) foram analisados separadamente, o mesmo padrão foi observado na cheia. Porém, na seca, as zonas 1 e 2 não apresentaram diferenças entre as assembléias de peixes. Considerando a comparação entre os períodos para cada zona em separado, também foram verificadas diferenças nas assembléias de peixes entre os períodos de seca e cheia. (Tabela 6). Apesar das diferenças significativas detectadas pelo ANOSIM, as zonas não foram claramente separadas porque todos os valores de R foram menores que 0,5.

1

2

3

4

CPUEn -Seca CPUEn - CheiaZ

onas

60 30 0 30 60

1

2

3

4

60 30 0 30 60

Zonas

CPUEb -Seca CPUEb - Cheia

31

Tabela 6: Valores de R-estatístico e seus níveis de significância por comparações par a par entre a estrutura das assembléias de peixes das zonas sem discriminar o período e dentro de cada período (cheia e seca) calculados pelo teste de ANOSIM. (valores significativos p < 0,01).

Zonas (todos os períodos)

R R Global= 0,183 p

1. 2 0,053 0,003 1. 3 0,152 0,001 1. 4 0,137 0,001 2. 3 0,162 0,001 2. 4 0,266 0,001 3. 4 0,323 0,001

Cheia R Global= 0,247 1. 2 0,103 0,009 1. 3 0,238 0,001 1. 4 0,209 0,001 2. 3 0,18 0,001 2. 4 0,335 0,001 3. 4 0,425 0,001 Seca R Global= 0,194 1. 2 0,012 0,310 1. 3 0,21 0,001 1. 4 0,102 0,009 2. 3 0,199 0,001 2. 4 0,227 0,001 3. 4 0,417 0,001

Entre períodos (Cheia e Seca) 1 0,173 0,002 2 0,064 0,017 3 0,113 0,011 4 0,189 0,001

Uma separação entre as assembléias de peixes de rio (zonas 1 e 4), localizadas no lado

esquerdo da figura 20, em relação à assembléia de peixes de reservatório (zonas 2 e 3), localizadas no lado direito, é apresentado no diagrama de ordenação do MDS. Considerando os dois períodos amostrados, não foi observada separação nítida entre os períodos (Figura 21).

32

1

11

1

1

1

1

1

1

11

1

1

1

11

1

1

1

1

11 1

1

1

11 1

1 111 111

1

11

1

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2 22

22

22

222

2 22

2

2

2

2

2

22

2 22

22

2

2

2

2

2

3

33

3

33

3

3

3

3

3

33

3

3

33 3

3

3

33

3

3

3

3

33

3

3

33

3 3

3

3

3

3

3

4

4

44

444

44

4

4

4

44

4

4

4

4

44

4 4

4 4

44

4

4

4

4

4

4

4 4

4

4

4 4

4

4

Stress: 0.18

Figura 20: Representação da ordenação MDS por zonas (1 = zona 1, 2 = zona 2, 3 = zona 3 e 4 = zona 4).

C

CC

C

C

C

C

C

C

CC

C

C

C

C

C

C

C

C

C

S

S SS

S

SS S

S SSS

SSS

S

SS

S

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C CC

CC

CC

CCC

SS

SS

S

S

S

S

SS

S SS

SS

S

S

S

S

S

C

CC

C

CC

C

C

C

C

C

CC

C

C

CC

C

C

S

S

S

S

S

S

S

SS

S

S

S

SS S

S

S

S

S

S

C

C

CC

CCC

CC

C

C

C

CC

C

C

C

C

CC

SS

SS

SS

S

S

S

S

S

S

SS

S

S

S S

S

S

Stress: 0.18

Figura 21: Representação da ordenação MDS por períodos (C = cheia e S = seca).

33

Astyanax bimaculatus foi uma espécie típica muito difundida no sistema, caracterizando principalmente a zona 3, de acordo com SIMPER (Tabela 7). Pimelodus

maculatus foi a espécie mais representativa da zona 4, seguido de H. auroguttatus, A.

bimaculatus e A. parahybae. Oligosarcus hepstetus, A. parahybae e L. copelandii foram típicas de ambientes lóticos, enquanto os ciclídeos C. monocolus e G. brasiliensis foram características da parte inferior do reservatório. A maior dissimilaridade entre as zonas 3 e 4 e a menor dissimilaridade entre as zonas 1 e 2 também foram registradas pelo SIMPER (76,05%).

Tabela 7: Percentagem de contribuição das espécies mais abundantes para a similaridade dentro das zonas e dissimilaridade entre as zonas.

Zonas Espécies 1 2 3 4

Similaridade média (%) 32,27 39,24 35,72 35,92 Astyanax bimaculatus 38,09 34,78 46,40 11,60 Pimelodus maculatus 23,05 16,45 16,26 50,78 Hoplosternum littorale 5,96 11,97 Astyanax parahybae 9,30 Plagioscion squamosissimus 7,45 12,47 11,73 Leporinus copelandii 5,94 Oligosarcus hepsetus 5,57 6,10 Hypostomus auroguttatus 8,92 14,78 Cichla monoculus 7,35 Geophagus brasiliensis 6,90

Zonas 1 x 2 1 x 3 1 x 4 2 x 3 2 x 4 3 x 4

Dissimilaridade média (%) 66,16 70,64 71,22 66,69 71,44 76,05

4 DISCUSSÃO

Este estudo diagnosticou mudanças estruturais na assembléia de peixes ao longo do eixo longitudinal rio-reservatório. O padrão mais nítido dos resultados foi a diferença entre a assembléia de peixes das zonas de rio (zonas 1 e 4) e das zonas de reservatório (zonas 2 e 3). Uma possível explicação para a diferença entre essas assembléias é o predomínio de espécies tolerantes às condições lênticas nas zonas 2 e 3, com destaque para as espécies introduzidas, e a presença de espécies nativas de ambientes lóticos, nas zonas 1 e 4. As espécies introduzidas C. monoculus, M. maculatus, P. mesopotamicus, P. squamosissimum e O. niloticus foram mais abundantes nas zonas do reservatório (zonas 2 e 3), uma indicação de que estes ambientes oferecem nichos não ocupados pelas espécies nativas. Muitos peixes adaptados às condições anteriores ao barramento são extintos localmente, porque não são bem adaptados às novas condições do ambiente. O resultado é o favorecimento de espécies tolerantes as mudanças (KINGSFORD, 2000) e esse efeito poderia ajudar a explicar a diferença na composição de espécies observada entre as zonas do reservatório e as zonas do rio. Além disso, espécies como as do gênero Leporinus (exceto L. conirostris), O. hepsetus, A.

parahybae, A. giton, Rhamdia sp e Glanidium albescens foram encontradas apenas nas zonas de rio. Essas espécies caracterizam uma fauna não adaptada às condições lênticas, de hábitos especialistas, estando restritas aos trechos de rio a montante e a jusante do reservatório.

Os dados mostram também, que apesar das diferenças na estrutura e composição das espécies, não houve diferença significativa da riqueza entre as zonas. Outros estudos

34

publicados sobre os efeitos das barragens na riqueza de espécies a jusante registraram diminuição significativa do número de espécies nestes locais (QUINN & KWAK, 2003; OLIVEIRA & LACERDA, 2004; MERONA et al., 2005). Isso se dá porque, com a construção de reservatórios, que atuam como barreiras físicas, pode haver impedimento para o movimento de algumas espécies, isolando-as. Esses trabalhos corroboram o Conceito de Descontinuidade Serial (WARD & ESTANFORD 1983), que afirma que reservatórios instalados nos trechos médios dos rios, podem estabilizar a temperatura e o fluxo de água a jusante, reduzindo a diversidade biológica. Entretanto, neste estudo, a diminuição da riqueza a jusante da barragem não foi comprovada, embora as maiores riquezas e diversidade tenham sido registradas na zona alta do reservatório (zona 2).

A riqueza da zona 2 deve estar provavelmente associada à natureza transicional da mesma, onde características lóticas e lênticas se sobrepõem, favorecendo a retenção de material trazido do rio pela diminuição do fluxo e conseqüentemente, aumentando a disponibilidade de recursos alimentares. Essas áreas de transição são consideradas férteis, com maiores índices de produtividade primária e densidade de peixes, o que contribui para o aumento da diversidade (BENEDITO-CECILIO et al., 1997). Aliado a isso, esta zona tem alta complexibilidade de habitat, relacionada à presença de pedras e cascalhos, devido a uma parede de pedra de 3 km de extensão, que oferecem abrigo e alimento, favorecendo a riqueza de espécies, principalmente de Siluriformes, destacando-se, H. littorale e H. auroguttatus. Esses peixes apresentam alta especificidade com o habitat, isto é, estando associados a fundos rochosos e se alimentam por raspagem do substrato (detritívoros) podendo ser encontrados em diferentes tipos de ambientes (LOWE-MCCONNELL, 1999). Apesar disso, também favoreceu o predomínio de M. maculatus, uma espécie introduzida de elevada plasticidade trófica, o que é um indicativo da formação de novos nichos não ocupados por espécies nativas, refletindo as mudanças nas condições de fluxo nesta zona.

Na zona baixa do reservatório (zona 3), a assembléia foi caracterizada por um padrão comum de ambientes lênticos: i) predomínio de espécies cujas estratégias de vida apresentam uma tendência mais generalista, como Astyanax bimaculatus. Essas espécies, de pequeno porte e sedentárias, são tolerantes as variações ambientais, o que favorece a colonização e o sucesso do no reservatório (AGOSTINHO et al., 2007); ii) grande proporção de indivíduos de espécies introduzidas, com destaque para o carnívoro Cichla monoculus, uma espécie predadora bem adaptada a habitats lênticos. Essa espécie possui visão desenvolvida e é beneficiada pela elevada transparência dos ambientes lênticos (PETRERE JÚNIOR, 1996), o que favorece a predação. Além disso, por ser um peixe não-migratório possui a capacidade de reproduzir nesses ambientes. GOMIERO & BRAGA (2004) afirmam que a presença destes predadores altamente adaptados, provoca sérios danos à comunidade por predação, concorrência, e efeitos em cascata ao longo de toda a cadeia trófica. A rápida colonização de reservatórios por espécies do gênero Cichla ocorreu em grande número de reservatórios do Sudeste do Brasil (MAGALHÃES et al., 1996; SANTOS et al., 2001; NOVAES et al., 2004).

Esses resultados sugerem que as zonas de reservatório, apesar de agrupadas pelo predomínio de espécies tolerantes/introduzidas, apresentam diferenças entre si, com uma ictiofauna típica de reservatórios predominante na zona 3. Por outro lado, a zona 2 apresenta uma assembléia de peixes de transição, indicado pela semelhança com a zona 1 e detectada pelo ANOSIM no período de seca. Neste período as espécies da zona do rio a montante podem ampliar suas distribuições para a zona de transição, a procura de recursos indisponíveis nas margens do rio devido aos baixos níveis da água.

As zonas de rio foram caracterizadas por maiores influências dos pulsos sazonais de precipitação, com diferenças significativas de CPUEn e CPUEb, com o período de cheia apresentando maiores valores que o de seca. Isso também pode estar relacionado à mudança sazonal no nível da água que altera drasticamente a disponibilidade de alimento, uma vez que,

35

durante as cheias são disponibilizados habitats junto à vegetação marginal, que servem de abrigos e favorecem o incremento de recursos alimentares. O rio a montante do reservatório apresentou uma assembléia típica do rio Paraíba do Sul, sendo as espécies mais abundantes A.

bimaculatus e P. maculatus. Astyanax bimaculatus, no entanto, foi indicadora da zona 3 onde sua abundancia correspondeu praticamente o dobro da observada na zona 1. Isso deve estar relacionado com a adaptação dessa espécie a ambientes lênticos e à presença de outras espécies de lambaris nas zonas de rio favorecendo a competição e consequentemente controlando a população dessa espécie. P. maculatus é uma espécie comum em toda extensão do rio Paraíba do Sul (ARAÚJO et al., 2009), sendo adaptada às condições de baixa qualidade ambiental, entretanto seu predomínio na zona 1 se deve a adaptação às condições lóticas e capacidade de realizar migração reprodutiva (MAIA et al., 2007). Isso explica também, sua elevada abundancia na zona 4. Esta zona apresentou uma assembléia distinta das demais, principalmente pela ocorrência de espécies especialistas como A. parahybae, A. giton, H.

auroguttatus, O. hepsetus e E. virescens relacionadas à maior disponibilidade de vegetação marginal e abrigo (pedras, galhos, pedras, areia).

Em relação à estrutura trófica, os dados sugerem um gradiente funcional ao longo do eixo longitudinal rio – reservatório. Uma tendência aumento do número de carnívoros e redução do número de herbívoros foi observado no sentido da zona 1 (montante) para a zona 3 (parte baixa do reservatório). Esta mudança está associada com a disponibilidade de alimento de origem alóctone na zona 1, favorecendo o aumento das espécies herbívoras, e aumento dos processos de predação, favorecendo às espécies carnívoras na zona 3, onde a transparência é maior. O maior número de indivíduos onívoros, em todas as zonas, está relacionado à alta plasticidade alimentar dessas espécies, otimizando os recursos alimentares oferecidos pelo ecossistema, e com isso facilitando seu estabelecimento em ambientes perturbados como os reservatórios e suas áreas de influência.

5 CONCLUSÕES

1. Uma mudança na assembléia de peixes foi observada ao longo do trecho longitudinal do sistema rio Paraíba do Sul – reservatório da UHE do Funil, principalmente entre as zonas do rio (montante do reservatório e jusante da barragem) apresentando espécies típicas da fauna do rio Paraíba do Sul, e as zonas do reservatório (alta e baixa) apresentando grande contribuição de espécies introduzidas e adaptas ao sistema lêntico. 2. A maior riqueza e diversidade foram encontradas na zona alta do reservatório, uma área de transição entre os sistemas lótico e lêntico onde espécies de rios e de reservatórios se sobrepõem. 3. Onívoros foram a guilda trófica dominante ao longo do sistema inteiro, indicando o elevado estado de degradação do sistema. Por outro lado, o aumento de carnívoros e decréscimo de herbívoros no sentido rio-reservatório reflete a disponibilidade de alimento de origem vegetal no rio, e as condições favoráveis na zona baixa do reservatório ao desenvolvimento de espécies carnívoras introduzidas e a redução de espécies de habito especializado.

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39

CAPÍTULO II

INFLUÊNCIA DAS VARIÁVEIS FÍISICO-QUÍMICAS NA DISTRIBUIÇÃO DA ASSEMBLÉIA DE PEIXE EM UM TRECHO DO SISTEMA RIO PARAÍBA DO SUL - RESERVATÓRIO DA UHE DO

FUNIL

40

RESUMO

Este estudo objetivou caracterizar as variáveis físico-químicas, suas mudanças espaço-temporais e, relacionar tais mudanças com a distribuição da assembléia de peixes ao longo de um gradiente longitudinal do rio Paraíba do Sul – reservatório da UHE do Funil. Coletas mensais padronizadas foram realizadas entre outubro de 2006 a setembro de 2007 em quatro zonas: 1 - rio a montante do reservatório; 2 - parte superior do reservatório; 3 - parte inferior do reservatório, e 4 - rio a jusante do reservatório. Os parâmetros físico-químicos (temperatura, porcentagem de saturação de oxigênio, pH, condutividade e potencial redox) da água formam tomados por medição direta, juntamente com a amostragem da ictiofauna, em quatro locais dentro de cada uma das quatro zonas. O reservatório da UHE do Funil apresentou heterogeneidade espacial para as variáveis mensuradas. Valores mais elevados de oxigênio, pH e condutividade foram registrados no reservatório, quando comparados com o rio. A zona de rio a jusante da barragem apresentou valores mais baixos de pH e percentagem de saturação de oxigênio e elevado potencial redox, nos dois períodos estudados, enquanto a zona do rio a montante do reservatório apresentou maiores percentagens de saturação de oxigênio e condutividade. As espécies relacionadas às zonas do reservatório (2 e 3) foram, principalmente, espécies introduzidas (Cichla monoculus, Plagioscion squamosissimus,

Metynnis maculatus, Oreochromis niloticus, Piaractus mesopotamicus), favorecidas pela disponibilidade de nichos não ocupados pelas espécies nativas. A zona 2, intermediária entre os sistemas lótico e lêntico, abrigou espécies especialistas, como os Siluriformes Hoplosternum litoralle, Hypostomus affinis, Rhinelepis aspera, Callichthys callichthys, associados à complexibilidade do habitat e outras espécies nativas, como Gymnotus carapo, Leporinus conirostris, Pachyurus adspersus, Leporinus mormyrops, Synbranchus

marmoratus e Pimelodus fur. A melhor estrutura do habitat físico também pareceu ser o principal preditor da assembléia de peixes na zona 4, uma vez que as variáveis físico-químicas indicaram baixa qualidade da água nesse trecho. As espécies associadas à zona 1 foram, principalmente, nativas, características do rio Paraíba do Sul como Eigenmannia virescens, Glanidium albescens, Hoplias malabaricus, Brycon insignis, Leporinus copelandii e Cyphocharax gilbert. A estrutura da assembléia de peixes é pouco influenciada pelas variáveis físico-químicas examinadas neste trabalho, sendo outros fatores, como complexidade dos habitats físico podendo funcionar melhores preditores da distribuição das espécies no sistema rio Paraíba do Sul – reservatório da UHE do Funil.

Palavras chaves: variáveis físico-químicas, assembléia de peixes, reservatórios.

41

ABSTRACT

This study aims to characterize the physico-chemical variables, their spatial and temporal changes, and relationship with distribution of the fish assemblage along a longitudinal stretch formed by the Paraíba do Sul river – Funil reservoir. Standardized monthly samplings were carried out between October 2006 and September 2007 in four zones: 1 = river upstream the reservoir; 2 – upper reaches of the reservoir; 3 - lower reaches of the reservoir; and 4) river downstream the reservoir. Environmental variables (temperature, percentage of oxygen saturation, pH, conductivity and redox potential) were taken during the fish sampling in four sites within each four zones. Funil reservoir showed spatial heterogeneity in relation to the measured environmental variables. Higher levels of percentage of oxygen saturation, pH and conductivity were recorded in the reservoir, compared with the river sites. The river zone downstream the reservoir showed during both studied seasons lower pH, percentage of oxygen saturation and higher redox potential, while the river upstream the reservoir showed higher percentage of oxygen saturation and conductivity. Species associated to reservoir zones (2 e 3) were, mainly, introduced ones (Cichla

monoculus, Plagioscion squamosissimus, Metynnis maculatus, Oreochromis niloticus,

Piaractus mesopotamicus), favored by niche availability which was not occupied by native species. The zone 2, a transition between the lotic and lentic systems, sheltered specialist species, such as the Siluriformes Hoplosternum litoralle, Hypostomus affinis Rhinelepis

aspera, Callichthys callichthys associated to habitat complexity besides other native species, such as Gymnotus carapo, Leporinus conirotris, Pachyurus adspersus, Leporinus

mormyrops, Synbranchus marmoratus and Pimelodus fur. The best physical habitat structure seems to be the main predictor of fish assemblage in zone 4, irrespective of the low water quality indicated by the physico-chemical variables in this stretch. Species associated to zone 1 were mainly natives of the Paraíba do Sul basin, such as Eigenmannia virescens, Glanidium

albescens, Hoplias malabaricus, Brycon insignis, Leporinus copelandii and Cyphocharax

gilbert. Fish assemblage structure has low influence from the examined physico-chemical variables in this study. Other features, such as, habitat complexity may be better predictors of fish distribution in Paraíba do Sul river – Funil reservoir system.

Key words: physico-chemical variables, fish assemblage, reservoirs.

42

1 INTRODUÇÃO

A heterogeneidade espacial e temporal das características limnológicas dos reservatórios é conhecida por influenciar a estrutura ecológica e o funcionamento desses ecossistemas (NOGUEIRA et al., 1999). Segundo THOMAZ et al. (1997), a construção de barragens em rios implica no aumento imediato do tempo de residência da água, que por sua vez constitui um dos principais fatores propulsor das alterações das características limnológicas observadas nas áreas represadas. Esta modificação leva ao estabelecimento de gradientes longitudinais que podem tornar-se mais complexos devido a eventos sazonais, como o padrão de precipitação, que é uma das variações mais influentes em ecossistemas aquáticos tropicais (TALLING & LEMOALLE, 1998).

Devido ao pronunciado gradiente ambiental, os reservatórios têm sido chamados de sistemas híbridos, ou seja, intermediários entre as propriedades limnológicas observadas em rios e lagos (THORNTON et al., 1990). Assim, regiões mais altas dos reservatórios tendem a se assemelhar aos rios, e as zonas mais baixas têm características mais próximas de lagos. Devido a este gradiente longitudinal, as assembléias de peixes locais podem ser organizadas através do espaço previsivelmente se cada uma das espécies tem diferentes limites de tolerâncias que variam ao longo destes gradientes ambientais (HOMGREN & APPELBERG, 2000). Além disso, a estrutura do habitat físico (galhos, pedras, macrófitas) e a vegetação ripária podem desempenhar um papel na regulação da distribuição de peixes dentro de um reservatório (LIENESCH & MATTHEWS, 2000). Se estes efeitos são importantes, o habitat físico pode ser o melhor preditor da estrutura da assembléia de peixes do que a posição longitudinal no reservatório. É provável, também, que tanto a estrutura do habitat quanto os parâmetros limnológicos interajam para determinar a estrutura da comunidade local.

O Reservatório do Funil localizado no trecho médio-inferior da bacia do rio Paraíba do Sul, foi construído para a geração de energia elétrica e atenuação do impacto das cheias sobre as áreas urbanas, além de, eventualmente, compor o abastecimento de água do município do Rio de Janeiro (ÁVILA & BICUDO, 1982). No entanto, este reservatório recebe água com elevado grau de poluição advinda do trecho médio-superior da bacia do rio Paraíba do Sul, considerado poluído, principalmente pelas atividades industriais do Vale do Paraíba Paulista (KLAPPER 1998; INEA, 2009). Assim, além destas funções prioritárias, o reservatório do Funil, é considerado um decantador natural, melhorando a qualidade das águas do rio Paraíba do Sul a jusante do reservatório (SOARES, 1999).

O objetivo deste capítulo foi caracterizar, ao longo de um trecho longitudinal e sazonal do sistema rio Paraíba do Sul - reservatório da UHE do Funil, variáveis físico-químicas e, avaliar as influências dessas variáveis sobre as espécies de peixes.

2. MATERIAL E MÉTODOS

2.1 Área de Estudos

A área de estudo abrangeu parte do trecho médio-superior da bacia rio Paraíba do Sul, na área de influência da UHE do Funil, compreendendo uma extensão de aproximadamente 35 km. Quatro zonas foram consideradas para a caracterização do eixo longitudinal rio–reservatório, duas apresentando características lóticas (Zona 1 – a montante do reservatório e Zona 4 – a jusante da barragem) e duas dentro do reservatório, caracterizando o ambiente lêntico (Zona 2 – parte alta do reservatório e Zona 3 – próxima a barragem).

43

2.2 Amostragem

As variáveis físico-químicas da água formam tomadas por medição direta, utilizando um multisensor HORIBA W-21, juntamente com a amostragem da ictiofauna, em quatro locais dentro de cada uma das quatro zonas. As medições foram feitas durante o período da manhã, a uma profundidade de 20 cm da superfície da água e a uma distância de aproximadamente 3m da margem. As variáveis mensuradas foram: i) temperatura (°C); ii) saturação de oxigênio (%); iii) pH; iv) Condutividade (µS/cm); e v) potencial redox (mV).

2.3 Análise do Dados

As variáveis ambientais foram transformadas (log10 (x+1)) para atender aos requisitos da

estatística paramétrica e para minimizar as diferenças entre as unidades das diferentes variáveis. Comparações entre as zonas e os períodos de cheia e seca foram feitas através da análise de variância (ANOVA), seguida pelo teste Tukey HSD “a posteriori” ao nível de significância de 95%. A Análise dos Componentes Principais (PCA) foi utilizada para determinar os padrões de variabilidade espacial e temporal no sistema rio Paraíba do Sul – reservatório da UHE do Funil. A relação da assembléia de peixes com as variáveis ambientais foi investigada através do coeficiente não paramétrico de Spearman e da Análise de Correspondência Canônica (CCA), com a utilização do software CANOCO for Windows, versão 4,5.

3. RESULTADOS

3.1 Variáveis Ambientais Temperatura da água: No período de cheia foram registrados maiores valores de

temperatura que no período de seca em todas as zonas (p < 0,01) (Figura 1). A zona 2 apresentou maiores médias de temperatura em relação às demais apenas no período de cheia (Tabela 1), enquanto no período de seca não houve variação significativa entre as zonas.

20

25

30

1 2 3 4

Zonas

Cheia Seca

Tem

pera

tura

°C

Figura 1: Valores médios e erro padrão de temperatura para as quatro zonas do sistema rio Paraíba do Sul - reservatório da UHE do Funil, para os dois períodos estudados (cheia e seca).

44

Saturação de Oxigênio: No período de seca foram registrados os maiores valores de % de saturação para todas as zonas (p < 0,01) (Figura 2). Nos dois períodos, as zonas a montante da barragem (zonas 1, 2 e 3) apresentaram maiores % de saturação em comparação com a jusante da barragem (zona 4) (Tabela 1).

0

25

50

75

100

125

1 2 3 4

Zonas

Satu

ração

de o

xig

ên

io

(%)

Cheia Seca

Figura 2: Saturação de oxigênio médias e erro padrão para as quatro zonas do sistema rio Paraíba do Sul - reservatório da UHE do Funil, para os dois períodos estudados (cheia e seca).

pH: Em todas as zonas não houve diferença significativa de pH entre os períodos ( p<

0,05) (Figura 3). Entre as zonas os valores de pH foram significativamente maiores no reservatório (zonas 2 e 3) em relação às zonas de rio 1 e 4, nos dois períodos (Tabela 1).

5

6

7

8

9

1 2 3 4Zonas

pH

Cheia Seca

Figura 3: Valores médios e erro padrão de pH para as quatro zonas do sistema rio Paraíba do Sul - reservatório da UHE do Funil, para os dois períodos estudados (cheia e seca).

Condutividade: A condutividade apresentou um padrão diferente nos dois períodos

amostrados, com interação significativa entre estes dois fatores (p < 0,01). Na cheia, a variação encontrada entre as zonas foi pequena (Figura 4), sendo registradas diferenças significativas entre as zonas 1 e 3 (maiores valores) e a zona 4. No período de seca, foi detectada uma grande variação entre as zonas, com as zonas 1 e 2 apresentando médias de condutividade maiores que a zona 3 (Tabela 1).

45

60

80

100

120

1 2 3 4Zonas

Co

nd

uti

vid

ad

e (

µS

/cm

)

Cheia Seca

Figura 4: Valores médios e erro padrão de condutividade elétrica para as quatro zonas do sistema rio Paraíba do Sul - reservatório da UHE do Funil, para os dois períodos estudados (cheia e seca).

Potencial Redox: Embora com valor de F relativamente baixo, diferenças de potencial redox foram registradas apenas para as zonas, com a zona 4 apresentando maiores valores (p < 0,01). Estas diferenças foram mais acentuadas no período de seca (Figura 5; Tabela 1).

50

100

150

200

250

1 2 3 4Zonas

Po

ten

cia

l re

do

x (

mV

)

Cheia Seca

Figura 5: Valores médios e erro padrão de potencial redox para as quatro zonas do sistema rio Paraíba do Sul - reservatório da UHE do Funil, para os dois períodos estudados (cheia e seca).

46

Tabela 1: Resultado da Análise de Variância (F) e do Teste de Tukey, avaliando o efeito das zonas de coleta, dos períodos do ano e da interação dos fatores sobre as variáveis ambientais nas quatro zonas em estudo. * p < 0,05 e ** p < 0,01. C = Cheia, S = Seca.

Zonas (Z) Período (P) Z x P Teste de Tukey C 2 > 1 e 4 Temperatura

5,73** 34,57** 0,51

S ns C 1, 2 e 3 > 4 Oxigênio

Dissolvido 19,89** 13,28** 0,95

S 1, 2 e 3 > 4 C 2 e 3 > 1 e 4 pH

38,33** 1,95 1,91

S 2 e 3 > 1 e 4

C 1 e 3 > 4 Condutividade

7,43** 6,29* 7,74** S 1 , 2 > 3 C 4 > 2 Potencia Redox

6,35** 0,74 1,645

S 4 > 3

3.2 Padrões das Variáveis Ambientais

A Análise dos Componentes Principais foi utilizada para descrever os padrões das variáveis ambientais (temperatura, saturação de oxigênio, pH, condutividade e potencial redox), entre as zonas e os períodos.

Os dois primeiros eixos explicaram 67, 66% da variância total. O eixo 1 apresentou associação inversa com o potencial redox e direta com a temperatura e pH explicando 43,57% da variação. O eixo 2 apresentou associação positiva com saturação de oxigênio, explicando 24,09% da variação (Tabela 2).

Tabela 2: Peso dos componentes principais das variáveis ambientais nos dois primeiros eixos nas quatro zonas em estudo. * Valores significativos (p < 0,05).

Variáveis Eixo 1 Eixo 2 Temperatura 0,81* -0,38 Oxigênio dissolvido 0,40 0,77* Redox -0,73* -0,05 pH 0,80* 0,27 Condutividade 0,40 -0,62 Autovalores 2,18 1,20 Variância Explicada 43,57 24,09

47

Potencial Redox pH Temperatura

Con

duti

vida

de

% d

e S

atur

ação

O diagrama do PCA codificado pelos períodos apresentou uma discreta separação dos

períodos em relação ao eixo 2, com a maioria das amostras do período de seca sendo positivamente relacionadas a este eixo, apresentando maiores % de saturação e menor condutividade, enquanto as amostras de cheia apresentaram-se negativamente relacionadas a esse eixo, com um padrão inverso para estas variáveis (Figura 6). Quando o diagrama foi codificado pelas zonas, foi observada maior concentração de amostras das zonas de rio (1 e 4) a esquerda do gráfico, inversamente correlacionada com o eixo 1 e apresentando maiores valores de potencial redox e menores valores de temperatura e pH, enquanto as amostras do reservatório (zonas 2 e 3) apresentam padrão inverso (Figura 7).

CCCC

CCCC

CCC C

CC CC

CCC C

C C C C

CCC C

CCCC

C

C

CC

CC

CC

CCCC

CCCCC

C

C

C

C

C

C

CC

C

CC

CCCC

C CC C

CC CC

CCC

C

CCCC

SSS

S

SS

SS SSSS

SS

SS

SS SS

S

SS

S

SSSS

S

SSS

SSS

S

SSS

S

S SSS

SSS

SSSSSSSSS

SSS

SS

SSS

SSSS SS S S

SS S

S

SSSS

-3 -2 -1 0 1 2 3

Eixo 1

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

Eix

o 2

Figura 6: Diagrama de ordenação dos dois principais eixos das variáveis ambientais do sistema rio Paraíba do Sul-reservatório do Funil, codificado por período do ano (C = Cheia e S = Seca).

48

Con

duti

vida

de

%

de

Sat

uraç

ão

Potencial Redox pH Temperatura

1111

2222

333 3

44 44

111 1

2 2 2 2

333 3

4444

1

1

11

22

2 2

3333

44441

1

1

1

2

2

2

23

3

33

4444

1 11 1

22 22

333

3

4444

111

1

22

22 3333

44

44

11 11

2

22

2

3333

4

444

111

1

222

2

3 333

444

411112222

333

34

444

1111 22 2 2

33 3

3

4444

-3 -2 -1 0 1 2 3

Eixo 1

-3

-2

-1

0

1

2

3

4E

ixo

2

Figura 7: Diagrama de ordenação dos dois principais eixos das variáveis ambientais do sistema rio Paraíba do Sul-reservatório do Funil, codificado por zona (1= zona 1, 2 = zona 2, 3 = zona 3 e 4 = zona 4). 3.3 Interação peixes-variáveis ambientais

A interação entre a ictiofauna e as variáveis ambientais e a ictiofauna foi avaliada através do coeficiente de correlação não paramétrico de Spearman e da análise de correspondência canônica (ACC). Embora algumas relações significativas entre algumas espécies e variáveis físico-químicas tenham sido detectadas, os baixos valores de r-Spearman indicam fracas associações. A temperatura apresentou correlação positiva com M. maculatus, L. conirostris, H. littorale, P. squamosissimus, C. monoculus, e G. brasiliensis. A saturação de oxigênio apresentou associação significativa e positiva com as espécies A. bimaculatus, L.

conirostris, P. squamosissimus, C. monoculus e G. brasiliensis e negativa com A. parahybae,

H. auroguttatus e P. maculatus. O potencial redox foi correlacionado positivamente com A.

parahybae e L. copelandii e negativamente com H. littorale, P. squamisissimus, C. monoculus

e G. brasiliensis. O pH apresentou associação negativa com A. parahybae e P.maculatus e

positiva com A. bimaculatus, M. maculatus, H. littorale, P. squamosissimus, C. monoculus e G. brasiliensis. A condutividade apresentou apenas correlação positiva com P.

squamosissimus e C. monoculus (Tabela 3).

49

Tabela 3: Correlação de Spearman entre as variáveis ambientais e as espécies com abundância relativa superior a 1,0% do número total de peixes. Correlações significativas, indicadas em negrito (p < 0,05).

Temperatura %Sat Redox pH Condutividade A. bimaculatus 0,10 0,17 -0,07 0,19 0,07 A. parahybae -0,14 -0,28 0,19 -0,33 -0,12 O. hepsetus -0,12 0,019 0,06 -0,07 0,13 M. maculatus 0,26 0,14 -0,19 0,22 0,02 L. conirostris 0,20 0,22 -0,13 0,06 -0,00 L. copelandii -0,04 -0,03 0,18 -0,05 0,06 H. malabaricus -0,09 -0,00 -0,00 -0,08 0,04 H. littorale 0,36 -0,01 -0,21 0,17 0,08 H. affines 0,10 0,03 -0,12 0,00 0,08 H. aurogutatus 0,14 -0,19 0,05 -0,04 -0,15 P. maculatus 0,06 -0,35 -0,00 -0,27 -0,04 P. squamosissimus 0,42 0,24 -0,46 0,35 0,27 C. monoculus 0,26 0,17 -0,27 0,35 0,18 G. brasiliensis 0,22 0,24 -0,32 0,29 -0,12

A análise de permutação de Monte Carlo foi significativa para todas as variáveis

testadas (temperatura, % saturação, potencial redox, pH e condutividade), portanto nenhuma exclusão de variável foi feita na ACC. Os dois primeiros eixos sumarizaram 71,3% da porcentagem acumulativa de variância da correlação espécie-ambiente. As variáveis ambientais que mais contribuíram na distribuição das espécies foram: saturação de oxigênio, pH e temperatura, sendo representadas pelos maiores vetores. O eixo 1 explicou 53,5% da variação espécie-ambiente, sendo relacionado positivamente com a saturação de oxigênio, pH e condutividade e negativamente com potencial redox. O eixo 2 explicou 17,8% da relação das espécies com as variáveis ambientais, apresentando correlações negativas com condutividade e temperatura (Tabela 4). A figura 8 representa a ordenação mostrando as zonas de coleta, as variáveis físico-químicas e as espécies.

As maiores temperaturas foram associadas às maiores ocorrências de C. monoculus, M.

maculatus e P. squamosissimus nas zonas de reservatório (2 e 3). Das espécies que possuem correlação positiva com o potencial redox destacam-se A. parahybae, O. hepsetus, L.

copelandii e H. malabaricus, localizadas no lado superior esquerdo do gráfico, ocorrendo em maiores abundâncias nas zonas 1 e 4. As espécies G. brasiliensis e L. conirostris localizadas a direita do diagrama estão relacionadas às maiores porcentagens de saturação de oxigênio, podendo ser consideradas espécies típicas das zonas 2 e 3. Tabela 4: Sumário da análise de correspondência canônica para os dados bióticos e abióticos das zonas do sistema rio Paraíba do Sul - reservatório do Funil.

Eixos 1 2 3 4 Temperatura 0,45 -0,47 0,00 0,00 Saturação de oxigênio 0,57 0,29 -0,07 0,20 pH 0,63 -0,02 -0,00 -0,36 Potencial redox -0,39 0,15 -0,44 0,12 Condutividade 0,62 -0,31 -0,11 -0,36 Sumário Autovalores 0,157 0,052 0,039 0,034 2,459 Correlação espécie-ambiente 0,745 0,599 0,547 0,538 Percentagem da variância acumulada Dados das espécies 6,4 8,5 10,1 11,5 Correlação espécies-ambiente 53,5 71,3 84,5 96,2 Soma do total dos autovalores não condicionados 2,459 Soma do total dos autovalores canônicos 0,293

50

-0.8 1.0

-1.0

1.0

Astgit

Astbim

Astpar

Astxsp

Brycon

Carlaur

Prolhter

Olihep

Metmac

PiarmesLepcon

Lepcop

Lepmor

Ciphgilb

Hopuni

Hopmal

Calcal

Hoplit

Hypaff

Hypaur

Rinesp

Rhinasp

Rhans

Pimfur

Pimmac

Glanalbc

Gymcar

Eigvirie

Synmar

Pacads

Plasqu

Cicmon

Crelac

Geobra

Orenil

Temp

OD

Redox

pH

Cond

1

1

1 1 1

11

1

1

1

1

11

1

1

1

1

1 1 1

1

1

1

1

11

1

1

11

1

1

1

11

11 11

2

2

2

2 2

2 2

22

2

2

2

22

2

2

22

2

2 2

2

2

22

2

2

2

2

2

2

2

22

2

2

22

2

3

3

3

33

33

33

3

3

3

3

3

3

33

3

3

333

3

3

33

3

3

3

33

3

33

3

3

33

3

4

4 4

4

4

44 4

444

44

4

4

4

44

4

4

4

4

4

4

4

4

44

4

44

4

4

4

4

4

44

4

4

Figura 8: Diagrama de ordenação da análise de correspondência canônica da abundância de espécies em função das variáveis ambientais para as zonas do sistema rio Paraíba do Sul-reservatório do Funil (1= zona 1, 2= zona 2, 3= zona 3 e 4= zona 4). Espécies mais abundantes indicadas em verde. Código das espécies: Aspar- Astyanax parahybae;Astxsp- Astyanax sp;

Astbim-Astyanax bimaculatus; Astgit- Astyanax giton; Brycon- Brycon insigni; Cicmon -Cichla

monoculus; Calcal- Callichthys callichthys; Cyphgilb- Cyphocarax gilbert; Crelac- Crenicichla

lacustris; Calaur-Characidium lauroi; Eigvirie- Eigenmannia virescens; Geobra- Geophagus

brasiliensis; Glanalbc- Glanidium albescens; Gymcar- Gymnotus carapo; Hopuni-Hoplerythrinus unitaeniatus; Hopmal- Hoplias malabaricus; Hypaur- Hypostomus

auroguttatus; Hoplit- Hoplosternum littorale; Hypaff -Hypostomus affinis; Lepcop- Leporinus

copelandii; Lepcon- Leporinus conirostris; Lepmor- Leporinus mormyrops; Metmac-Metynnis

maculatus; Olihep- Oligossarcus hepsetus; Orenil- Oreochromis niloticus; Piarmes- Piaractus

mesopotamicus; Pimfur-Pimelodus fur; Pimmac-Pimelodus maculatus; Plasqu- Plagioscion

squamosissimus; Pacads - Pachyurus adspersus; Prolhter-Probolodus heterostomus; Rhans-

Rhamdia sp; Rhinasp-Rhinelepis aspera; Rinesp-Rineloricaria sp; Synmar-Synbranchus

marmoratus.

51

4 DISCUSSÃO

Os resultados deste estudo indicam que o reservatório da UHE do Funil apresenta heterogeneidade espacial para as variáveis físico-químicas, com maiores valores de pH e porcentagem de saturação de oxigênio nas zonas do reservatório, elevado potencial redox e baixa percentagem de saturação de oxigênio na zona do rio a jusante do reservatório, e elevada condutividade e oxigênio na zona do rio a montante do reservatório.

O aumento da percentagem de saturação de oxigênio nas zonas do reservatório é facilitado pela a diminuição do fluxo que propicia aumento da transparência devido a deposição do material em suspensão, favorecendo o desenvolvimento do fitoplâncton. O aumento da atividade fotossintética, além de favorecer o aumento da saturação de oxigênio, também resulta no aumento no pH devido à retirada do dióxido de carbono dissolvido da água (REYNOLDS 1987 apud RAHMAN et al., 2005). Esse quadro caracteriza uma condição eutrófica (EGBORGE, 1994 apud ATOBATELE et at., 2008), já descrita para o reservatório da UHE do Funil por vários autores (ROCHA et al., 2002; AZEVEDO et al., 2005; SOARES et al., 2008). Segundo Soares et al. (2008) o rio Paraíba do Sul influencia o padrão longitudinal observado pela entrada de nutrientes que acarreta no aumento da biomassa fitoplanctônica.

Não obstante os elevados valores de oxigênio e pH tenham sido registrados no reservatório, tais valores podem não estar refletindo as variações do ciclo dia/noite, uma vez que foram tomados durante o período do dia quando ocorrem os picos de atividade fotossintética. Uma condição inversa, com acentuada diminuição destes valores, pode ocorrer durante o período da noite, especialmente considerando-se o elevado estado trófico deste sistema. Espécies adaptadas ao sistema lótico, onde tais variações não ocorrem, poderiam ter suas distribuições limitadas nas zonas do reservatório, explicando, assim, o predomínio das espécies introduzidas.

As espécies relacionadas às zonas do reservatório foram, principalmente, espécies introduzidas (C. monoculus, P. squamosissimus, M. maculatus, O. niloticus, P.

mesopotamicus), como constatado por outros estudos em reservatórios (IRZ et al., 2004; OLIVEIRA et al., 2005; HAN et al., 2008). O sucesso adaptativo dessas espécies tem sido reportado pela capacidade de ocupar novos nichos, aos quais as espécies nativas do ambiente lótico não estão adaptadas. Hevel et al., (2005) afirmam que reservatórios são particularmente vulneráveis a invasões em decorrência de seus atributos abióticos e da comunidade, facilitando o sucesso de espécies introduzidas.

A condição transicional da zona 2, localizada no limite entre o sistema lótico e o sistema lêntico, configura condições especiais que possibilitaram seu uso por um maior número de espécies. A presença de um paredão constituído por pedras e cascalho favoreceu a presença de Siluriformes como H. littorale, H. affinis, H. auroguttatus, R. aspera e C.

callichthys. Esses peixes são predominantemente detritívoros, com alta especificidade pelo habitat e alimentação, que vivem principalmente em ambientes com fundo rochoso, alimentando-se por raspagem do substrato (LOWE-MCCONNELL, 1999) ou por sucção de detritos acumulados na superfície do fundo não-consolidado (FUGI et al., 1996). Neste caso, a disponibilidade de abrigo e de alimento proporcionada pelas condições físicas do habitat deve ter sido mais importante do que os fatores físico-químicos na determinação a presença dessas espécies na zona 2. Além disso, por ser uma zona de transição, a maior oferta de alimento tanto alóctone, trazidos das regiões a montante, quanto autóctone proveniente da fotossíntese fitoplanctônica propicia condições especiais de oferta de recursos alimentares nesta área. Esses fatores, aliados à proximidade com o canal principal do rio Paraíba do Sul,

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favorecem também o estabelecimento de outras espécies nativas como G. carapo L.

cornirotris, P. adspersus, L. mormyrops, S, marmoratus e P. fur.

A estrutura do habitat físico, com maior disponibilidade de abrigo, também deve ser um dos principais fatores estruturadores da assembléia de peixes a jusante da barragem. Nessa zona, os fatores físico-químicos mensurados apresentaram indícios de baixa qualidade da água, isto é, baixos valores de saturação de oxigênio e de pH. Apesar disso, os peixes associados a essa zona (Rhamdia sp, Rineloricaria sp., A. giton, O. hepsetus) são espécies associadas a habitats estruturados, sugerindo que esses fatores sejam mais importantes que os físico-químicos para determinação da estrutura da assembléia. O elevado potencial redox pode permitir o uso desta zona pelos peixes, a despeito das mais baixas saturações de oxigênio que foram detectadas, uma vez que ambientes reduzidos exporiam os peixes à toxidade de gases como sulfídrico e metano (LEHMANN & VINATEA, 2008). As condições físico-químicas encontradas na zona a jusante da barragem podem estar associadas às atividades relativas à operação da usina, que efetua periodicamente descarga de águas mais profundas e com menor qualidade como parte das operações de manutenção Soares (1999). Efluentes decorrentes destas atividades podem influenciar a qualidade da água a jusante do reservatório.

O rio Paraíba do Sul a montante do reservatório (zona 1) apresentou elevadas condutividade e percentagem de saturação de oxigênio como decorrência da carga de nutrientes trazidas pelo sistema lótico e das turbulência causadas no trecho imediatamente a montante. As espécies associadas a essa zona são, principalmente, nativas características de ambientes lóticos como E. virescens, G. albescens, H. malabaricus, B. insignis, L. copelandii e C. gilbert, com as três últimas tendo capacidade de migração reprodutiva (piracema), certamente limitada pelo barramento.

A condutividade foi mais elevada no rio a montante do reservatório (zona 1) e na parte superior do reservatório (zona 2) nos dois períodos estudados, refletindo o transporte de quantidades apreciáveis de compostos orgânicos e inorgânicos para o rio Paraíba do Sul, oriundos das indústrias do trecho médio superior da bacia, localizadas a montante do reservatório da UHE do Funil (ARAÚJO et al., 2009). Na zona mais baixa do reservatório (zona 3) a condutividade apresentou valores similares aos encontrados na zona 2 no período de cheia, e menor condutividade no período de seca. Esses resultados sugerem que no período de cheia o maior aporte de água do rio Paraíba seja responsável pela grande entrada de efluentes industriais e, consequentemente, aumentando a condutividade. Segundo SOARES et al. (2008) a influência do rio Paraíba do Sul no reservatório da UHE do Funil é evidenciada pela grande entrada de nutrientes e elevados valores de condutividade elétrica, não somente na zona lótica (1), determinando as principais características limnológicas ao longo de todo o reservatório. Na seca, os processos de sedimentação e fotossíntese, aliados a menor entrada de água favorecem a redução dos valores de condutividade elétrica na zona baixa do reservatório. As baixas correlações encontradas entre espécies de peixes e a condutividade sugerem que dificilmente esta variável influencie diretamente na distribuição dos peixes, com maior probabilidade de influenciar indiretamente através de outros processos ecológicos.

Os resultados deste estudo sugerem que a estrutura da assembléia de peixes é pouco influenciada pelas variáveis físico-químicas examinadas neste trabalho. Em última análise, outros fatores como complexidade dos habitats físico (presença de pedras, vegetação, galhos, raízes, areia, lama) pode funcionar como melhores preditores da distribuição das espécies. Além disso, fatores importantes como às interações bióticas neste ambiente com fortes

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interferências antrópicas poderiam estar limitando e determinando os padrões de distribuição espaço-temporal no sistema rio Paraíba do Sul – reservatório da UHE do Funil.

5 CONCLUSÃO

1. O sistema rio Paraíba do Sul – reservatório da UHE do Funil apresentou heterogeneidade espacial nas variáveis ambientais, com o rio a montante do reservatório com elevada condutividade e oxigênio, seguido de uma zona alta do reservatório funcionando como transição, onde foram registrados os maiores valores de oxigênio e pH, associados à atividade fotossintética. A zona baixa do reservatório apresentou características assemelhadas à zona alta, principalmente no período de cheia, enquanto a zona a jusante da barragem apresentou mais baixa qualidade de água, provavelmente associada às operações de manutenção da usina.

2. A temperatura, porcentagem de saturação de oxigênio e pH foram os melhores preditores da distribuição das espécies, embora estas relações não tenham sido muito consistentes. Outros fatores com a complexidade dos habitats físicos podem funcionar como melhores preditores da distribuição das espécies.

3. Espécies introduzidas (C. monoculus, P. squamosissimus, M. maculatus, O. niloticus

e P. mesopotamicus) foram comuns no reservatório, indicando a capacidade das mesmas de ocupar novos nichos para os quais a maioria das espécies nativas do ambiente lótico não são adaptadas, provavelmente por não suportarem as maiores oscilações das variáveis físico-químicas no ambiente do reservatório.

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CAPÍTULO III

ADAPTAÇÃO DO ÍNDICE DE INTEGRIDADE BIÓTICA AO SISTEMA RIO PARAÍBA DO SUL – RESERVATÓRIO DA UHE DO FUNIL

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RESUMO

Este estudo visou adaptar o Índice de Integridade Biótica, assumindo a denominação de Índice de Assembléia de Peixes em Reservatórios (IAPR) para um trecho longitudinal do sistema rio Paraíba do Sul - reservatório da UHE do Funil, dividido em quatro zonas: 1 - rio a montante do reservatório; 2 - parte superior do reservatório; 3 - parte inferior do reservatório, e 4 - rio a jusante do reservatório. Em cada zona, o IAPR foi calculado para todos os meses amostrados (outubro de 2006 a setembro de 2007), e para avaliar eventuais sazonalidade, em dois períodos: cheia (outubro-2007 a fevereiro-2007) e seca (março a setembro-2007). Como o rio Paraíba do Sul não possui áreas não impactadas, a determinação das condições de referência, neste trabalho, seguiu a utilização dos melhores valores observados em substituição à condição de referência, tanto para as zonas de rio (1 e 4) como para as zonas de reservatório (2 e 3). Um total de 24 métricas foi proposto para as zonas de rio (1 e 4) e 23 para as zonas do reservatório, baseadas em seis atributos funcionais (origem, habitat, tolerância, guilda trófica e resiliência) da assembléia de peixes. A seleção das métricas representativas do sistema estudado foi feita com base na variabilidade (amplitude) e redundância das mesmas. Esses procedimentos eliminaram 11 métricas para as zonas de rio e 12 métricas para as zonas do reservatório. Às métricas selecionadas foi aplicada a pontuação contínua, variando de 0 a 10 para cada métrica. A soma das notas de cada métrica resultou em um valor final do IAPR mensal para cada zona. Essas notas foram distribuídas em três classes de qualidade (aceitável moderadamente impactado e impactado). Em todos os meses estudados, nenhuma zona foi classificada com qualidade ambiental aceitável. As notas finais do IAPR variaram entre 13,9 (zona 3) a 70,1 (zona 1) com a maioria dos valores abaixo de 50, caracterizando uma condição de ambiente impactado para o sistema rio Paraíba do Sul – reservatório da UHE do Funil. Entretanto, nos dois períodos estudados, foi possível verificar que, ao longo de um perfil longitudinal, houve uma diminuição da qualidade no sentido rio-reservatório, com ligeira melhoria a jusante da barragem, na zona 4. Essa variação entre as zonas foi significativa com a zona 3 apresentando a mais baixa condição ambiental em relação às demais, apesar de todas terem sido classificadas como “impactadas”. O IAPR mostrou-se sensível ao gradiente de impacto ambiental, no sistema rio Paraíba do Sul - reservatório da UHE do Funil com resultados consistentes no espaço e no tempo. Para sua aplicação, um único período de amostragem é necessário, sendo o período de seca o mais apropriado por apresentar níveis de água mais baixos, com menor capacidade de diluição dos poluentes e disponibilidade de habitat, o que sugere maior sensibilidade do índice. Palavras chaves: Índice de Assembléia de Peixes em Reservatórios, qualidade ambiental, reservatório da UHE do Funil.

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ABSTRACT

This study aims to adapt the Index of Biotic Integrity, assuming the denomination of Reservoir Fish Assemblages Index (RFAI) for a longitudinal stretch in the Paraíba do Sul river – Funil reservoir system divided into four zones: 1 = river upstream the reservoir; 2 – upper reaches of the reservoir; 3 - lower reaches of the reservoir; and 4) river downstream the reservoir. The RFAI was calculated for each zone during each month (October 2006 to September 2007), and for each season), and to assess seasonality in two seasons: wet (October-2007 to February-2007) and dry (March to September-2007). Since there is no non-impacted areas in the rio Paraíba do Sul basin, we have used the best obtained values to replace reference condition for both, the river zones (1 e 4) and the reservoir zones (2 e 3). A total of 24 candidates metric for the river zones and 23 for the reservoir zones were assessed based on six functional attributes of the fish assemblages (origin, habitat, tolerance, trophic guilds and resilience). Metric selection was based on variability (amplitude) and redundancy. Such procedures eliminate 11 metrics for the river zones and 12 metrics for the reservoir zones. The continuo punctuation was applied to the selected metric, ranging from 0 to 10 for each metric. The mum of the each metric scores result in the monthly RFAI for each zone. RFAI scores were classified in the environmental quality classes (acceptable, moderately impacted and impacted). Throughout the whole period, no zone was classified in acceptable quality. Final RFAI scores ranged from 13.9 (zone 3) to 70.1 (zone 1) but the majority of the scores were below 50, characterizing the system as impacted. A decreasing environmental quality for both season were observed along the longitudinal river-reservoir profile, with and slight increase in the river upstream the dam (zone 4). Such changes were significant with zone 3 showing lower environmental condition in comparison with the other ones, although all of them have been classified as “impacted”. The RFAI seems to be a sensible tool to assess environmental impact along the system Paraíba do Sul river – Funil reservoir since their results were consistent in space and time. Their application should be performed in just one yearly period, preferably the dry season, when the lower water levels and the lower pollutant dilution capacity and habitat availability, suggest higher index sensibility.

Key words: Reservoir Fish Assemblages Index, environmental quality, Funil reservoir.

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1 INTRODUÇÃO

Em ambientes aquáticos, o monitoramento biológico tem sido utilizado como uma

ferramenta eficaz de avaliação da qualidade ambiental em função da crescente preocupação com os efeitos das alterações antrópicas. Essa ferramenta fornece uma resposta ampla da condição do ambiente em comparação aos métodos tradicionais (físico-químicos e bioquímicos) que oferecem resultados parciais e pontuais, não avaliando o reflexo das alterações na biota nem a capacidade de recuperação do ecossistema aquático (KARR et al., 1986).

O monitoramento biológico é realizado principalmente através da aplicação de índices multimétricos, que consideram os efeitos de múltiplos impactos e agrega medidas biológicas individuais em um único valor que pode ser usado para avaliar a condição geral de um local (HERING et al., 2006). O Índice de Integridade biótica (IIB) foi a primeira descrição de um procedimento multimétrico para monitorar recursos aquáticos usando peixes de riachos nos Estados Unidos, desenvolvido por Karr (1981). O IIB se fundamenta na análise da estrutura da comunidade de peixes para avaliar a integridade biótica, definida como a capacidade de um ecossistema em manter uma comunidade com riqueza de espécie, composição e organização funcionais e comparáveis a de ecossistemas não perturbados por atividade humana (KARR & DUDLEY, 1981). Depois disso, este índice passou a ser amplamente utilizado não somente nos Estados Unidos (FAUSH et al., 1990), como em vários outros países (GANASAN &

HUGHES, 1998; ANGERMEIER & DAVIDEANU, 2004; LYONS et al., 2000; BELPAIRE et al., 2000; HUED & BISTONI, 2005; TEJERINA-GARRO et al., 2006), como uma ferramenta de avaliação ambiental não somente em riachos, como também em lagos (LYONS et al., 2000, DRAKE & PEREIRA, 2003), recifes (JAMESON et al. 2001), estuários (PUENTE et al., 2008) e reservatórios (JENNINGS et al., 1995; PETESSE et al., 2007).

O uso de índices multimétricos para o monitoramento de reservatórios é um dos mais recentes, refletindo a resistência em aplicar um índice baseado na integridade biológica a ambientes construídos artificialmente. Jennings et al. (1995) foram os primeiros a propor uma adaptação do IIB para os reservatórios do Vale do Tenesse, EUA, na qual sugeriram uma nova denominação para o índice (RFAI = Reservoir Fish Assemblage Index), retirando o termo “integridade biótica”. Essa modificação foi motivada pela ausência de condições naturais de referência, em função da natureza artificial desses ambientes.

O Índice de Integridade Biótica (IIB) já foi adaptado para trechos do rio Paraíba do Sul (ARAÚJO, 1998; ARAÚJO et al., 2003). Entretanto, essas adaptações não incluíram nenhum dos reservatórios encontrados ao longo de seu canal principal. O reservatório da UHE do Funil é o segundo maior da bacia do rio Paraíba de Sul, de importância econômica e localização estratégica como regulador de enchentes e reserva de água para abastecimento público, constituindo-se um importante modificador das condições naturais do rio. Deste modo, este capítulo objetiva adaptar o IIB para este reservatório, admitindo a denominação de Índice de Assembléia de Peixes em Reservatórios (IAPR) sugerida por Jennings et al. (1995) e utilizada no Brasil, pela primeira vez, por Petesse et al., 2007, no reservatório de Barra Bonita.

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2 MATERIAL E MÉTODOS 2.1 Área de Estudos

A área de estudo abrangeu parte do trecho médio-superior da bacia rio Paraíba do Sul, na área de influência da UHE do Funil. Quatro zonas foram consideradas para a caracterização do eixo longitudinal rio–reservatório, duas apresentando características lóticas (Zona 1– a montante do reservatório e Zona 4 –a jusante da barragem) e duas dentro do reservatório, caracterizando o ambiente lêntico (Zona 2 – parte alta do reservatório e Zona 3 – próxima a barragem). 2.2 Amostragem

A amostragem foi realizada mensalmente a partir de Outubro de 2006 a setembro de 2007 (exceto em maio e julho de 2007), em quatro locais representativos de diferentes habitats dentro de cada zona. Em cada local foram colocadas três redes (30 m por 2,5 m) de tamanhos de malhas diferentes (2,5 cm, 4,5 cm e 6,5 cm entre nós opostos) totalizando uma área de 900 m2 de rede por zona. As redes foram colocadas ao entardecer e retiradas ao amanhecer do dia seguinte, tendo permanecido em operação por aproximadamente 15 horas.

Os peixes coletados foram identificados ainda no campo. Todos os peixes foram contados, pesados (em gramas) e medidos no comprimento total (mm). Todos os indivíduos foram fixados em formalina 10%, durante 48 horas e, posteriormente, conservados em etanol 70%, com parte tendo sido depositada como material testemunho na coleção ictiológica do Laboratório de Ecologia de Peixes, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro.

2.3 Construção do Índice de Assembléia de Peixes em Reservatório (IAPR)

Em cada zona, o IAPR foi calculado para todos os meses amostrados. Os valores do

IAPR por período foram obtidos através da média das notas mensais. O período de cheia correspondeu aos meses de outubro de 2006 a fevereiro de 2007 e o período de seca, aos meses de março a setembro de 2007 (exceto os meses de maio e julho). A avaliação mensal do IBI e, portanto, do IAPR não é usual, entretanto, o índice foi calculado para cada mês em cada zona a fim de detectar variações não perceptíveis em amostragens únicas anuais.

2.3.1 Condição de referência O desenvolvimento de índices multimétricos é baseado na comparação entre áreas que

refletem as condições mais próximas do natural (referência) e áreas impactadas (teste) (OLIVEIRA et al., 2008). Entretanto, em rios de grande porte como o rio Paraíba do Sul, áreas não impactadas não existem mais. Deste modo, são sugeridos métodos alternativos, tais como a utilização dos melhores valores observados para cada métrica na área de estudo. Esses melhores valores são utilizados na expectativa de que as condições “menos impactadas” sejam determinadas a partir dos dados acumulados (ZHU & CHANG, 2008). Esse método foi utilizado com êxito por Pinto & Araújo (2007) no trecho médio-inferior da bacia do rio Paraíba do Sul, mostrando-se sensível, segundo os autores, às variações na poluição difusa que ocorre ao longo da área estudada. Aliado a isso, a natureza artificial dos reservatórios impede a adoção de áreas de referência inalteradas, uma vez que eles próprios são perturbações a uma condição natural de um rio. Met al., & Het al., (1999) sugerem que para

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esses ambientes, que as melhores condições observadas sejam consideradas como referência. PETESSE et al. (2007) adaptaram o IAPR a represa de Barra Bonita seguiu essa recomendação tendo obtido resultados satisfatórios. Deste modo, a determinação das condições de referência, neste estudo, seguiu a utilização dos melhores valores observados tanto nas zonas de rio (zonas 1 e 4) como ns zonas de reservatório (zonas 2 e 3).

2.3.2 Proposição de métricas potenciais

Seis atributos funcionais foram considerados para definir a lista de métricas candidatas: origem, habitat, tolerância, guilda trófica e resiliência (Tabela 1). As espécies foram classificadas em relação a esses atributos funcionais, baseadas em literatura e avaliação profissional quando necessário. A classificação quanto à origem (nativas ou introduzidas) seguiu Reis et al. (2003) e Buckup et al. (2007). A utilização do habitat e as categorias tróficas foram definidas de acordo com Araujo et al. (2009). As espécies foram classificadas como de fundo (bentônicas) ou de coluna d’água. Estas características estão associadas às ordens Characiformes, peixes de coluna d’água, com exceção da família Erythrinidae, e Siluriformes, peixes associados ao substrato. Quanto às categorias tróficas, os peixes foram classificados como onívoros (ausência de dieta especializada), carnívoros (alimentam-se de carne ou material orgânico de origem animal como escamas ou nadadeiras), detritívoros (alimentam-se de sedimento ou lodo), invertívoros (alimentam-se de microcrustáceos, gastrópodes e insetos) e herbívoros (alimentam-se de fragmentos de vegetais superiores e algas). Para tolerância, as espécies foram classificadas em intolerantes, intermediárias e tolerantes, baseado na literatura (PINTO & ARAÚJO, 2007) e quando não disponível, na avaliação profissional, de acordo com a sensibilidade em relação à mudança de fluxo, as propriedades químicas da água e da estrutura do habitat. Quanto à resiliência as espécies foram classificadas, como tendo, alta ou baixa resiliência utilizando os dados disponíveis no site Fishbase (FROESE & PAULY, 2008). A resiliência é dada como o tempo necessário para que uma espécie dobre a sua população, quanto mais rapidamente isso ocorra maior a resiliência da espécie.

As métricas propostas (28) foram agrupadas em cinco categorias: 1. Composição e riqueza de espécies; 2. Abundância; 3. Composição trófica; 4. Tolerância e 5. Reprodução. Os ambientes de rio (considerando as zonas a montante (1) e a jusante (4) do reservatório), e de reservatório – abrangendo as zonas amostradas dentro do reservatório da UHE do Funil (zonas 2 e 3) foram considerados separadamente para o cálculo do IAPR. Para o primeiro foram propostas 24 métricas e para o segundo, 23. Dentre as métricas propostas, foram consideradas aquelas já aplicadas ao rio Paraíba do Sul, na íntegra ou modificadas; métricas utilizadas na adaptação do IIB a represa de Barra Bonita (PETESSE et al. 2007); e métricas adaptadas ao IIB e aplicadas em outros países (Tabela 2). Tabela 1: Atributos funcionais das espécies de peixes coletadas no sistema rio Paraíba do Sul- reservatório da UHE do Funil usados para a classificação das métricas. * Origem imprecisa; N, nativa; I, introduzida; O, onívoro; H, herbívoro; C, carnívoro; I, invertívoro; D, detritívoro; Col, coluna d’água; Fun, fundo; Tol, tolerante; Int, tolerância intermediária; IN, intolerante.

Espécie Origem Guilda trófica Habitat Tolerância Resiliência

Anostomidae Leporinus copelandii N O/H Col INT alta Leporinus conirostris N O/H Col IN alta Leporinus mormyrops N O/H Col IN alta Characidae Astyanax bimaculatus N O Col Tol alta

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Astyanax parahybae N O Col Tol alta Astyanax giton N O Col IN alta Astyanax sp. N O Col Tol alta Brycon sp. N H Col IN alta Probolodus heterostomus N O Col IN alta Oligosarcus hepsetus N C Col INT alta Piaractus mesopotamicus I Col Tol alta Metynnis maculatus I O Col Tol alta Chrenuchiidae Characidium lauroi N IN Curimatidae Cyphocharax gilbert N D Col IN Erythrinidae Hoplias malabaricus N C Col INT baixa Hoplerythrinus unitaeniatus N C Col INT Callichthyidae Callichthys callichthys N D Fun Tol alta Hoplosternum littorale N D Fun Tol média Loricariidae Hypostomus affinis N D Fun Tol média Hypostomus auroguttatus N D Fun Tol média Rineloricaria sp. N D Fun IN Rhinelepis aspera N O Fun baixa Heptapteridae Rhamdia sp. N C Fun Tol Pimelodidae Pimelodus maculatus N* O Tol média Pimelodus fur N* O Tol alta Auchenipteridae Glanidium albescens N O Fun INT Gymnotidae Gymnotus carapo N I INT média Sternopygidae Eigenmannia virescens N I IN Synbranchidae Synbranchus marmoratus N C IN Sciaenidae Pachyurus adspersus N I Col INT alta Plagioscion squamosissimus I C Col Tol média Cichlidae Cichla monoculus I C Col INT média Crenicichla lacustris N C Col INT média Geophagus brasiliensis N O Col Tol alta Oreochromis niloticus I O Col Tol alta

63

Tabela 2: Métricas propostas para a aplicação do IAPR contínuo no Sistema rio Paraíba do Sul - reservatório da UHE do Funil.

Métricas Sistema País Autor

Composição e Riqueza de espécies

1 N° de esp. compõem 90% da amostra Rio Paraíba do Sul

Represa de Barra Bonita

Brasil

Brasil

Araujo et al. (2003); Pinto et al. (2006);

Petesse et al. (2007)

2 N° total de espécies Bacias dos rios Gravataí e Sinos


Rio Wabash

Brasil

Brasil

EUA

Bozetti & Schultz (2004);

Petesse et al. (2007);

Pyron et al. 2008

3 N° de esp. nativas Rio Paraíba do Sul

Córrego Água Limpa

Bacia do rio Guandiana

Brasil

Brasil

Portugal

Araújo et al. (2003); Pinto et al. (2006);

Ferreira e Casatti (2006);

Magalhães et al. (2008);

4 N° de esp. Siluriformes Rio Paraíba do Sul

Brasil

Araújo (1998); Araujo et al. (2003);

Pinto et al. (2006); Pinto & Araujo (2007)

5 N° de esp. Characiformes Rio Paraíba do Sul

Brasil

Araújo (1998); Araujo et al. (2003);

Pinto et al. (2006); Pinto & Araujo (2007)

6 N° de esp. exóticas Represa de Barra Bonita


Brasil

Portugal


Magalhães et al. (2008)

7 N° de esp. migratórias Rio Paraíba do Sul * Brasil Araújo (1998);

8 Diversidade de Shannon de esp. nativas Bacia do rio Guandiana Portugal Magalhães et al. (2008)

9 Equitabilidade em esp. nativas Bacia do rio Guandiana Portugal Magalhães et al. (2008)

Abundância

10 N° total de indivíduos Represa de Barra Bonita

Reservatório (Vale do rio Tenesse)

Brasil

EUA


McDonough & Hickman (1999)

11 % de indiv. Characiformes Córrego Água Limpa* Brasil Ferreira e Casatti (2006)

12 % de indiv. Siluriformes Córrego Água Limpa* Brasil Ferreira e Casatti (2006)

Composição trófica

13 N° de esp. carnívoras Bacias dos rios Gravataí e Sinos Brasil Bozetti & Schultz (2004)

64

14 N° de esp. Carnívoras nativas Bacias dos rios Gravataí e Sinos * Brasil Bozetti & Schultz (2004)

15 N° de esp. onívoras Bacia do rio Guandiana Portugal Magalhães et al. (2008)

16 N° de esp. invertívoras Reservatório (Vale do rio Tenesse) EUA McDonough & Hickman (1999)

17 N° de esp. detritívoras

18 % de indiv. onívoros Rio Paraíba do Sul


Rio Wabash

Brasil

Brasil

EUA

Araujo et al. (2003); Pinto et al. (2006);


Pryon et al. (2008)

19 % de indiv. invertívoros Rio Paraíba do Sul Brasil Araújo (1998)

20 % de indiv. detritívoros

21 % de indiv. carnívoros exóticos

22 % indiv. carnívoros nativos Rio Paraíba do Sul

Reservatório Barra Bonita *

Brasil Brasil

Pinto & Araujo (2007);


23 % de indiv. de habito especializado Reservatório Barra Bonita* Petesse et al. (2007)

Tolerância

24 N° de esp. intolerantes Bacias dos rios Gravataí e Sinos

Reservatório Barra Bonita


Brasil Brasil

Portugal

Bozetti & Schultz (2004);


Magalhães et al. (2008)

25 N° de esp. tolerantes

26 % de indivíduos intolerantes Rio Paraíba do Sul *


Yangtze River

Brasil Portugal

China

Araújo (1998);

Magalhães et al. (2008);

Zhu & Chang (2008)

27 % de indiv. tolerantes Bacia do rio Guandiana Magalhães et al. (2008)

Reprodução

28 N° de esp. de alta resiliência Reservatório Barra Bonita Petesse et al. (2007)

65

2.3.3 Seleção das métricas As métricas candidatas foram selecionadas por variabilidade (amplitude) e redundância,

segundo Hughes et al. (1998). Primeiro, as métricas com pequena amplitude (0-3) foram consideradas inadequadas e excluídas da pontuação por não contribuírem com a variação da nota. Segundo, associações entre métricas foram avaliadas através do coeficiente de correlação de Spearman, seguindo Whittier et al. (2007), que consideram que um par de métricas é redundante se apresentar coeficientes de correlação de Spearman maiores que 0,7 ou menores que -0,7 (Tabela 3). Diante de um par de métricas redundantes o critério para escolher uma delas foi o mesmo utilizado por Hering et al. (2006), os quais excluem a métrica que apresentar maior correlação geral com as outras métricas da matriz. Excepcionalmente, métricas rejeitadas por apresentarem forte correlação foram mantidas.

2.3.4 Pontuação contínua Os métodos de pontuação das métricas podem diferir em função do tipo de escala

utilizada (discreta ou contínua). A proposta inicial de Karr (1981) utilizou a pontuação discreta. Porém, atualmente, a maioria dos trabalhos utiliza métodos contínuos de padronização das métricas (HUGHES et al., 1998, KLEMM et al., 2003, BOZZETTI E SCHULZ, 2004, WHITTIER et al., 2007, PINTO et al., 2007). Blocksom (2003) comparou diferentes métodos de pontuação das métricas e aponta que os métodos contínuos baseados na distribuição de todos os pontos conferem maior sensibilidade e estabilidade ao índice.

Neste trabalho foi aplicada a pontuação contínua, variando de 0 a 10 para cada métrica. Em métricas que decrescem com impacto, o menor valor (0) foi obtido através do percentil 5° dos valores observados e o maior valor (10) equivale ao percentil 95°. A utilização dos percentis 5° e 95° é importante para a exclusão de eventuais valores extremos que prejudiquem a correta interpretação da métrica. Os valores observados entre os limites estabelecidos pelos percentis foram pontuados de forma contínua como frações dos valores observados. O cálculo das notas foi feito através de uma adaptação do modelo de Klemm et al. (2003), resultando na seguinte fórmula:

Valor da métrica observado – limite inferior (percentil 5°) x 10

Limite superior (percentil 95°) – limite inferior (percentil 5°) Para métricas que aumentam com impacto, o contrário foi realizado. O valor referente à

melhor condição foi estabelecido pelo percentil 5° e a pior condição estabelecida pelo percentil 95º. O valor resultante da soma das notas individuais de cada métrica foi multiplicado por 10 e dividido pelo número total de métricas. Esse procedimento permitiu que a nota final variasse de 0 a 100, independente do número de métricas utilizadas, possibilitando a comparação entre índices adaptados com números de métricas diferentes. Comparações entre as médias do IAPR para as zonas estudadas foram feitas utilizando-se o teste paramétrico ANOVA bi-fatorial. As notas finas do IAPR foram distribuídas em classes de qualidade. Karr et al. (1986) propuseram em seu trabalho cinco classes (excelente, bom, regular, pobre e muito pobre), porém, neste trabalho foram adotadas três classes, propostas por Ganasan & Hughes (1998): “aceitável”, “moderadamente impactado” e “impactado”. De acordo com esses autores, muitas categorias dificultam a interpretação dos resultados e, conseqüentemente, a tomada de decisões dos gestores ambientais.

66

Tabela 3: As métricas propostas para a construção do Índice de Assembléia de Peixes em Reservatórios (IAPR) no sistema rio Paraíba do Sul - reservatório da UHE do Funil, resposta esperada a poluição da água e destruição do hábitat e passo do processo de seleção pelo qual foram rejeitadas: red – redundância e var – variabilidade. Métricas finais (F).

3 RESULTADOS

3.1 Seleção das Métricas

3.1.1 Amplitude de variação Dentre as métricas propostas para o ambiente de rio, três foram rejeitadas por

apresentarem pequena variação (0-3) entre os valores observados: i) Número de espécies exóticas; ii) Número de espécies migratórias e iii). Número de espécies invertívoras. Nas zonas do reservatório, as métricas eliminadas por esse procedimento foram: i) Número de espécies Siluriformes; ii) Número de espécies exóticas; iii) Número de espécies migratórias;

Seleção Métricas candidatas Código Ambiente Resposta esperada Rio Rep

Composição e Riqueza de espécies N° de espécies que compõem 90% da amostra NE9 Rio/res - red F N° total de espécies NTE Res - red N° de espécies nativas NEN Rio/res - F F N° de espécies Siluriformes NES Rio/res - F var N° de espécies Characiformes NECh Rio/res - F F N° de espécies exóticas NEE Rio/res + var var N° de espécies migratórias NEM Rio/res - var var Diversidade de Shannon de espécies nativas DSEN Rio - red Equitabilidade em espécies nativas EEN Rio - red Abundância N° total de indivíduos NTI Rio - red % de indivíduos Characiformes PIC Rio/res - red red % de indivíduos Siluriformes PIS Rio/res - F F Estrutura trófica N° de espécies carnívoras NECa Rio - red N° de espécies Carnívoras nativas NECN Rio - F N° de espécies onívoras NEO Rio/res + red Red N° de espécies invertívoras NEIN Rio/res - var var N° de espécies detritívoras NEDE Rio/res - red var % de indivíduos onívoros PIO Rio/res + F F % de indivíduos invertívoros PIIN Rio/res - F F % de indivíduos detritívoros PIDE Rio/res - F red % de indivíduos carnívoros exóticos PICE Rio/res + F F % de indivíduos carnívoros nativos PICN Rep - F % de indivíduos de habito especializado PIHE Rep - red Tolerância N° de espécies intolerantes NEI Rio/rep - F var N° de espécies tolerantes NET Rio/rep + F F % de indivíduos intolerantes PII Rio/rep - F F % de indivíduos tolerantes PIT Rio/rep + F F Reprodução N° de espécies de alta resiliência NEAR Rep + red

67

iv) Número de espécies invertívoras; v) Número de espécies detritívoras; vi) Número de espécies intolerantes (Tabela 3).

3.1.2 Redundância

As métricas selecionadas a partir do teste anterior foram utilizadas para a construção de uma matriz de correlação de Spearman, sendo eliminadas uma métrica de cada par de combinações que apresentasse correlação maior que 0,70 ou menor que -0,70. Para o ambiente de rio as seguintes métricas foram eliminadas: i) Número total de indivíduos; ii) Número de espécies que compõem 90% da amostra; iii) Proporção de indivíduos Characiformes; iv) Diversidade de Shannon de espécies nativas; v) Equitabilidade de espécies nativas; vi) Número de espécies carnívoras; vii) Número de espécies detritívoras; viii) Número de espécies onívoras (Tabela 4). A métrica “Número de espécies nativas” foi mantida e incluída no IAPR mesmo tendo sido correlacionada com Número de espécies Characiformes e Número de espécies onívoras, uma vez que tem sido tradicionalmente importante na adaptação do índice em ambientes tropicais e representa amplamente a complexidade e estruturação do ambiente.

Seis métricas foram eliminadas pelo teste da correlação de Spearman para as zonas do reservatório: i) Número total de espécies; ii) Proporção de indivíduos detritívoros; iii) Proporção de indivíduos de hábito especializado; iv) Número de espécies onívoras; v) Proporção de indivíduos Characiformes; vi) Número de espécies de alta resiliência (Tabela 5). O cálculo do IAPR nas zonas de rio foi resultado do somatório de 13 métricas, e nas zonas de reservatório resultou do somatório de 11 métricas.

68

Tabela 4: Matriz de correlação de Spearman entre as métricas candidatas para o IAPR nas zonas de rio (zonas 1 e 4). Métricas com forte correlação foram excluídas (r ≥ 0,7 ou ≤0.7). Métricas excluídas e valores de r ≥ 0,7 ou ≤ 0.7 estão sublinhados.

Métricas 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

1 NTI 1.0

2 NEN 0.8 1.0

3 NES 0.4 0.6 1.0

4 NECh 0.7 0.8 0.2 1.0

5 NE9 0.1 0.6 0.7 0.4 1.0

6 PIC -0.2 -0.3 -0.4 0.1 -0.2 1.0

7 PIS 0.2 0.2 0.4 -0.1 0.1 -0.9 1.0

8 DSEN 0.1 0.6 0.6 0.5 0.9 -0.2 0.0 1.0

9 EEN -0.5 -0.1 0.2 -0.2 0.4 0.1 -0.1 0.6 1.0

10 NECa 0.3 0.4 0.0 0.4 0.1 -0.2 0.1 0.2 -0.2 1.0

11 NECN 0.3 0.5 0.1 0.4 0.1 -0.3 0.2 0.3 -0.2 0.9 1.0

12 NEO 0.5 0.7 0.5 0.6 0.6 -0.1 0.1 0.5 0.0 -0.1 -0.1 1.0

13 NEDE 0.4 0.6 0.8 0.2 0.6 -0.5 0.3 0.6 0.2 0.2 0.2 0.3 1.0

14 PIO* 0.4 0.0 -0.1 0.1 -0.4 0.2 -0.1 -0.6 -0.8 -0.1 -0.2 0.1 -0.3 1.0

15 PIIN 0.3 0.5 0.1 0.5 0.3 -0.1 0.0 0.3 -0.2 0.6 0.4 0.2 0.2 0.0 1.0

16 PIDE -0.1 0.3 0.5 0.0 0.6 -0.4 0.3 0.6 0.7 -0.2 -0.2 0.2 0.5 -0.7 0.1 1.0

17 PICE 0.1 0.4 0.3 0.3 0.5 -0.3 0.0 0.6 0.1 0.6 0.3 0.2 0.6 -0.3 0.6 0.3 1.0

18 NEI 0.3 0.5 0.3 0.5 0.5 0.0 0.0 0.5 0.2 -0.1 -0.1 0.8 0.2 -0.1 0.2 0.3 0.2 1.0

19 NET 0.5 0.5 0.6 0.3 0.4 -0.5 0.3 0.4 -0.2 0.3 0.3 0.3 0.8 0.0 0.3 0.2 0.6 0.1 1.0

20 PII 0.2 0.5 0.4 0.5 0.6 0.0 -0.1 0.7 0.4 -0.1 -0.1 0.8 0.3 -0.2 0.1 0.4 0.3 0.9 0.1 1.0

21 PIT 0.6 0.3 0.3 0.0 -0.2 -0.4 0.5 -0.3 -0.6 0.2 0.2 -0.1 0.3 0.5 0.1 -0.2 0.0 -0.2 0.6 -0.3 1.0

69

Tabela 5: Matriz de correlação de Spearman entre as métricas candidatas para o IAPR nas zonas de reservatório (zonas 2 e 3). Métricas com forte correlação foram excluídas (r ≥ 0,7 ou ≤ 0.7). Métricas excluídas e valores de r ≥ 0,7 ou ≤0.7 estão sublinhados. Métricas 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

1 NTE 1,0

2 NEN 0,8 1,0

3 NEC 0,6 0,6 1,0

4 NE9 0,4 0,5 0,2 1,0

5 PIC -0,2 -0,3 0,0 -0,3 1,0

6 PIS 0,1 0,4 -0,2 0,6 -0,5 1,0

7 PICN -0,3 -0,2 0,2 0,2 0,4 -0,2 1,0

8 NEO 0,7 0,5 0,3 0,2 -0,3 -0,1 -0,4 1,0

9 PIO 0,0 -0,1 0,0 -0,2 0,9 -0,3 0,2 -0,1 1,0

10 PIIN 0,0 0,1 -0,1 0,2 0,0 0,4 -0,3 -0,1 0,1 1,0

11 PIDE 0,2 0,4 -0,1 0,7 -0,4 0,8 -0,1 0,0 -0,4 0,2 1,0

12 PICE -0,2 0,1 0,0 -0,3 -0,4 0,2 0,0 -0,2 -0,4 0,1 -0,1 1,0

13 PIHE 0,1 0,4 -0,1 0,6 -0,4 0,9 -0,2 0,0 -0,4 0,4 0,9 0,1 1,0

14 NET 0,8 0,5 0,3 0,3 0,0 0,0 -0,4 0,7 0,1 -0,1 0,2 -0,3 0,1 1,0

15 PII 0,4 0,4 0,3 0,6 -0,1 0,3 0,0 0,3 0,0 0,2 0,2 0,0 0,3 0,1 1,0

16 PIT 0,0 -0,1 -0,5 0,0 0,3 0,1 -0,3 -0,1 0,4 0,0 0,3 -0,3 0,2 0,4 -0,4 1,0

17 NEAR 0,9 0,6 0,6 0,1 0,1 -0,2 -0,3 0,7 0,1 -0,1 -0,2 -0,2 -0,2 0,8 0,3 0,0 1,0

70

3.2 Pontuação das Métricas Com a distribuição dos valores de cada métrica foram identificados os percentis 5º e 95º,

considerados os limites, mínimo e máximo, para a pontuação contínua (Tabela 6). As notas de cada métrica nas duas zonas (1 e 4) de rio e duas (2 e 3) de reservatório, o IAPR e classe de qualidade ambiental por mês de coleta estão indicadas nas tabelas 7 e 8.

Tabela 6: Métricas selecionadas, melhores (M) e piores (P) valores observados e os percentis 5o e 95o identificados para a pontuação do IAPR nos dois ambientes estudados.

Métricas Selecionadas Rio Reservatório

M P 5 95 M P 5 95

1 Número de espécies nativas 13 3 3,5 13 13 6 6 12

2 Número de espécies Siluriformes 5 0 0.5 5

3 Número de espécies Characiformes 9 2 2,5 8,5 7 2 2.5 7

4 Proporção de indivíduos Siluriformes 77,5 0 6,0 77,5 67,9 2,5 2,7 59,5

5 Núm. de esp.compõem 90% da amostra 8 2 2 8

6 Número de espécies Carnívoras nativas 4 0 0,5 3,5

7 % de indivíduos onívoros 40 92,8 41,4 92,6 38,7 98,7 41,7 92,06

8 % indivíduos carnívoros nativos 12,2 0 0,14 10,7

9 % de indivíduos invertívoros 5,5 0 0 4,6 6,2 0 0 5,8

10 % de indivíduos detritívoros 31,3 0 0 30,0

11 % de indivíduos carnívoros exóticos 0 100 0 93,3 5,2 100 10,6 100

12 Número de espécies intolerantes 5 0 0 4

13 % de indivíduos intolerantes 14,7 0 0 14,7 19 0 0 17,6

14 % de indivíduos tolerantes 62,2 95,6 66,9 94,8 44,2 96,2 47,2 95,3

15 Número de espécies tolerantes 5 12 5 11 4 9 4,5 9

3.3 Classes de Qualidade O Índice de Assembléia de Peixes em Reservatório variou de 0 a 100. As avaliações

qualitativas (“aceitável”, “moderadamente impactado”, “impactado”) foram dadas à nota final do IAPR, segundo Ganasan e Hughes (1998). A classe “impactada” foi referente à nota inferior a 60 do total, “moderadamente impactada” entre 60 e 80 e, acima de 80 foi considerado “aceitável”.

71

Tabela 7: Valores observados das 13 métricas selecionadas para zonas de rio (Z1 = zona 1 e Z4 = zona 4), por meses de coleta (out/2006 a set/2007) com valores das notas em negrito, IAPR final e classes de qualidade (M=moderadamente impactado e I=Impactado). O = observado; N = nota; Código das métricas conforme tabela 3.

Métricas

NEN NES NECh PIS NECN PIO PIIN PIDE PICE NET PIT NEI PII

IAP

R

Cla

sse

Z1 O N O N O N O N O N O N O N O N O N O N O N O N O N

Out 12 8,9 4 7,8 7 7,5 42,3 5,1 2 5,0 40 10 5,5 10 31,4 10 74,5 2,0 8 5,0 72,7 7,

9 1 2,5 4,5 3,1 65,2 M

Nov 12 8,9 4 7,8 9 10 29,7 3,3 2 5,0 81,3 2,2 2,2 4,9 11,2 3,7 22,3 7,6 8 5,0 85,6

3,

3 2 5 6,5 4,4 54,8 I

20

06

Dez 10 6,8 4 7,8 5 4,2 36,1 4,2 2 5,0 92,4 0 0,8 1,8 5,0 1,7 25,0 7,3 9 3,3 93,7

0,

4 1 2,5 0,8 0,6 35,1 I

Jan 10 6,8 3 5,6 6 5,8 77,5 10 2 5,0 92,8 0 1,1 2,3 3,9 1,3 19,2 7,9 10 1,7 95,6 0 0 0 0,0 0,0 35,7 I Fev

13 10 5 10 8 9,2 40,6 4,9 3 8,3 63,1 5,8 0,5 1,1 23,2 7,8 85,4 0,9 12 0,0 89,7 1,

8 1 2,5 7,3 4,9 51,6 I

Mar 12 8,9 3 5,6 8 9,2 49,4 6,1 3 8,3 44,4 9,4 3,7 8,1 24,8 8,3 86,7 0,7 9 3,3 88,3

2,

3 3 7,5 6,7 4,5 63,3 M

Abr 10 6,8 4 7,8 5 4,2 23,9 2,5 3 8,3 57,7 6,8 1,4 3,1 8,5 2,8 52,2 4,4 10 1,7 83,1

4,

2 0 0 0,0 0,0 40,5 I

Jun 3 0,0 1 1,1 2 0,0 28,6 3,2 1 1,7 42,9 9,7 0 0,0 28,6 9,5 0,0 10 5 10 71,4

8,

4 0 0 0,0 0,0 41,2 I

Ago 4 0,5 0 0,0 4 2,5 0,0 0,0 1 1,7 89,7 0,6 0 0,0 0,0 0,0 0,0 10 5 10 86,9

2,

8 0 0 0,0 0,0 21,6 I

20

07

Set 8 4,7 2 3,3 6 5,8 11,9 0,8 2 5,0 81,0 2,3 2,4 5,2 4,8 1,6 40,0 5,7 8 5,0 73,8

7,

5 1 2,5 2,4 1,6 39,3 I

Z4

Out 13 10 4 7,8 8 9,2 46,4 5,7 2 5,0 84,4 1,6 0,6 1,2 12,3 4,1 0 10 10 1,7 91,6 1,

1 2 5 2,8 1,9 49,4 I

Nov 8 4,7 5 10,0 3 0,8 72,1 9,3 2 5,0 67,3 4,9 0 0,0 24,8 8,3 0 10 9 3,3 93,9

0,

3 0 0 0,0 0,0 43,6 I

20

06

Dez 9 5,8 4 7,8 4 2,5 77,4 10 2 5,0 79,2 2,6 2,3 5,1 13,2 4,4 22,2 7,6 9 3,3 93,6

0,

4 0 0 0,0 0,0 42,0 I

72

Jan 13 10 5 10 7 7,5 56,2 7,0 2 5,0 80 2,5 0,6 1,3 14,5 4,8 0,0 10 7 6,7 77,3

6,

3 5 10

14,

7 10 70,1 M

Fev 10 6,8 3 5,6 4 2,5 71,8 9,2 2 5,0 68,2 4,8 1,2 2,6 23,5 7,9 33,3 6,4 9 3,3 90,6

1,

5 3 7,5 4,7 3,2 50,9 I

Mar 9 5,8 3 5,6 5 4,2 19,7 1,9 2 5,0 86,9 1,1 3,3 7,1 3,3 1,1 25,0 7,3 9 3,3 90,2

1,

7 1 2,5 3,3 2,2 37,6 I

Abr 8 4,7 5 10 3 0,8 66,3 8,4 0 0,0 71,2 4,2 0 0,0 25,0 8,3 100 0,0 10 1,7 82,7

4,

3 2 5

11,

5 7,8 42,6 I

Jun 8 4,7 3 5,6 5 4,2 23,0 2,4 1 1,7 67,2 5,0 0 0,0 9,8 3,3 0 10 7 6,7 62,3 10 3 7,5

14,

8 10 54,6 I

Ago 8 4,7 3 5,6 5 4,2 42,2 5,1 2 5,0 81,1 2,2 0 0,0 7,8 2,6 0 10 7 6,7 83,3

4,

1 1 2,5 4,4 3,0 42,8 I

20

07

Set 7 3,7 2 3,3 4 2,5 66,7 8,5 4 10 79,2 2,6 0 0,0 0 0,0 0 10 6 8,3 79,2

5,

6 0 0 0,0 0,0 42,0 I

Tabela 8: Valores observados das 11 métricas selecionadas para as zonas de reservatório (Z2 = zona 2 e Z3 = zona 3), por meses de coleta (out/2006 a set/2007) com valores das notas em negrito, IAPR final e classes de qualidade (I=Impactado). O = observado; N = nota; Código das métricas conforme tabela 3.

Métricas

NEN NECh NE9 PIS PICN PIO PIIN NET PICE PII PIT

IAP

R

Cla

sse

Z2 O N O N O N O N O N O N O N O N O N O N O N

Out 9 5,0 4 3,3 7 8,3 25,4 4,0 5,6 5,2 70,4 4,3 0 0 7 4,4 16,0 9,4 19,7 10 70,4 5,2 53,8 I

Nov 13 10 7 10 6 6,7 24,0 3,7 0,9 0,7 79,6 2,5 3,1 5,3 9 0,0 5,2 10 1,5 0,9 92,6 0,6 45,7 I

20

06

Dez 9 5,0 3 1,1 5 5,0 67,9 10 0,9 0,8 49,1 8,5 0,9 1,6 7 4,4 100 0 0 0 96,2 0 33,2 I

Jan 10 6,7 2 0,0 5 5,0 51,1 8,5 0,0 0,0 59,1 6,5 4,5 7,8 7 4,4 100 0 1,1 0,6 93,2 0,4 36,4 I

Fev 9 5,0 6 7,8 6 6,7 30,6 4,9 12,2 10 47,0 9,0 0,0 0,0 5 8,9 100 0 3,1 1,7 81,6 2,8 51,6 I

Mar 10 6,7 5 5,6 8 10 40,1 6,6 1,3 1,1 62,5 5,9 2,6 4,5 8 2,2 85,7 1,6 7,8 4,4 83,2 2,5 46,3 I

Abr 10 6,7 6 7,8 8 10 11,6 1,6 7,5 6,9 68,0 4,8 0,0 0,0 9 0,0 70,4 3,3 2,1 1,2 86,5 1,8 40,1 I

20

07

Jun 6 0,0 4 3,3 4 3,3 8,1 0,9 4,8 4,4 78,8 2,6 5,4 9,3 5 8,9 62,5 4,2 0 0 87,2 1,7 35,1 I

73

Ago 11 8,3 7 10 5 5,0 22,7 3,5 9,1 8,5 80,3 2,3 1,5 2,6 6 6,7 100 0 4,5 2,6 83,3 2,5 47,3 I

Set 6 0,0 3 1,1 5 5,0 28,1 4,5 4,7 4,3 75,0 3,4 6,2 10 4 10 100 0 15,6 8,8 79,7 3,2 45,8 I

Z3 5

Out 7 1,7 3 1,1 4 5,0 11,7 1,6 5,0 4,6 78,3 2,7 1,7 2,9 7 4,4 60,0 4,5 0 0 93,3 0,4 26,3 I

Nov 8 3,3 4 3,3 5 3,3 11,3 1,5 4,2 3,9 84,5 1,5 0 0 8 2,2 75,0 2,8 0 0 94,4 0,2 20,1 I

20

06

Dez 7 1,7 3 1,1 5 5,0 25,5 4,0 2,0 1,7 55,9 7,2 0 0 8 2,2 68,8 3,5 1 0,6 94,1 0,2 24,7 I

Jan 10 6,7 5 5,6 7 5,0 37,2 6,1 2,1 1,9 63,8 5,6 5,3 9,2 8 2,2 100 0,0 2,1 1,2 78,7 3,4 42,6 I

Fev 9 5,0 4 3,3 2 8,3 27,1 4,3 4,2 3,8 77,1 3,0 2,1 3,6 7 4,4 50 5,6 2,1 1,2 87,5 1,6 40,2 I

Mar 7 1,7 4 3,3 3 0,0 3,2 0,1 1,2 1,0 38,7 10 0 0 5 8,9 100 0 0 0 44,2 10 31,8 I

Abr 9 5,0 6 7,8 4 1,7 2,5 0 1,4 1,2 44,8 9,4 0 0 7 4,4 98,9 0.1 0,6 0,3 50,1 9,4 35,7 I

Jun 8 3,3 4 3,3 4 3,3 7,6 0,9 9,2 8,5 80,2 2,4 0 0 7 4,4 100 0 0 0 85,5 2,0 25,7 I

Ago 7 1,7 3 1,1 2 3,3 14,9 2,1 6,4 5,9 89,4 0,5 0 0 6 6,7 50,0 5,6 0 0 91,5 0,8 25,2 I

20

07

Set 8 3,3 4 3,3 7 0,0 2,9 0 0,3 0,1 94,8 0,0 0,9 1,5 8 2,2 88,2 1,3 5,2 3, 93,3 0,4 13,9 I

74

3.4 Variações espaço-temporais Em todos os meses estudados nenhuma zona foi classificada com qualidade

ambiental aceitável. As notas finais do IAPR variaram entre 13,9 (zona 3) a 70,1 (zona 1) com a maioria dos valores abaixo de 50, caracterizando uma condição de ambiente impactado para o sistema rio Paraíba do Sul – reservatório da UHE do Funil.

As zonas de rio (zonas 1 e 4), na maioria dos meses, foram classificadas como impactadas, com exceção dos meses de outubro e março (zona 1) e janeiro (zona 4), quando foram classificadas como “moderadamente impactadas”. Essa melhoria na condição ambiental foi muito discreta uma vez que os valores não foram muito superiores a 60, limite entre as classes “impactada” e “moderadamente impactada” (Figura 1).

IAPR

0

20

40

60

80

100

out nov dez jan fev mar abr jun ago set

Meses

Zona 1 Zona 4

1

3

2

Figura 1: Valores do IAPR contínuo nas zonas de rio (zonas 1 e 4) ao longo dos meses de estudo (outubro/2006 a setembro/2007), com exceção de maio e julho de 2007. Classes de qualidade ambiental: 1= Aceitável; 2 = Moderadamente impactado e 3 = Impactado.

As zonas do reservatório (zonas 2 e 3) foram classificadas como impactadas em todos os meses de estudo. Apesar de estarem na mesma classe de qualidade ambiental, a zona 2 apresentou notas finais de IAPR maiores em relação à zona 3 em todos os meses, com exceção de janeiro (Figura 2).

Not

as

75

Figura 2: Valores do IAPR contínuo nas zonas de reservatório (zonas 2 e 3) ao longo dos meses de estudo (outubro/2006 a setembro/2007), com exceção de maio e julho de 2007. Classes de qualidade ambiental: 1= Aceitável; 2 = Moderadamente impactado e 3 = Impactado. Para comparação entre os períodos (Cheia e Seca) e zonas foram utilizadas as

médias do IAPR nos meses correspondentes a cada período. O período de cheia registrou maior IAPR do que o período de seca em todas as zonas (Tabela 9), entretanto essa diferença não foi significativa (Figura 3), ao contrário das zonas.

Tabela 9: Valores de F (ANOVA bi fatorial) para comparações do IAPR entre zonas e períodos.

F p

Zonas 8.246 0,000* Períodos 2.22 0.146

Zonas x Períodos 0.197 0.897

IAPR

0

20

40

60

80

100

1 2 3 4

Zonas

Cheia Seca

1

3

2

Nota

Figura 3: Valores médios do IAPR e erro padrão para as quatro zonas estudadas nos períodos: cheia e seca. Classes de qualidade ambiental: 1 = Aceitável; 2 = Moderadamente impactado e 3= Impactado.

IAPR

0

20

40

60

80

100

out nov dez jan fev mar abr jun ago set

Meses

Zona 2 Zona 3

1

3

2

76

Nos dois períodos estudados, é possível verificar que, ao longo de um perfil longitudinal, há uma diminuição da qualidade no sentido rio-reservatório, com ligeira melhoria a jusante da barragem, na zona 4 (Figuras 4 e 5). Essa variação entre as zonas foi significativa (Tabela 9) com a zona 3 apresentando a pior condição ambiental em relação às demais, apesar de todas terem sido classificadas como “impactadas”.

IAPR - Ch eia

Mediana 25%-75% Mín-Máx Out liers

1 2 3 4

Zonas

0

20

40

60

80

100

Not

as

Figura 4: Valores do IAPR contínuo (período de cheia) para as quatro zonas do sistema rio Paraíba do Sul - reservatório da UHE do Funil.

IAPR -S eca

Mediana 25%-75% Míni-Máx Out liers Ext rem os

1 2 3 4

Zonas

0

20

40

60

80

100

Not

as

Figura 5: Valores do IAPR contínuo (período de seca) para as quatro zonas do sistema rio Paraíba do Sul - reservatório da UHE do Funil.

77

4 DISCUSSÃO

Um dos principais problemas encontrados na adaptação de índices bióticos baseados em condição de referencia é a disponibilidade de locais íntegros e não alterados que possam servir de comparações para a definição e classificação dos limites de qualidade ambiental. Como tais locais inexistem na maioria dos sistemas, as melhores condições obtidas têm sido utilizadas em substituição à condição de referências (HUGHES & GAMMON, 1987; GANASAN & HUGHES, 1998; BOZZETTI & SCHULTZ, 2004). Conseqüentemente, essa condição de referência indica o degrau de integridade biológica que pode razoavelmente ser esperado dado o contexto das condições. Neste trabalho, utilizou-se esta alternativa, além de ter sido feita a padronização para comparação dos diferentes tipos de sistemas (lótico e lêntico) às métricas selecionadas. Em caso de reservatórios, sistemas criados a partir de uma marcada intervenção antrópica, os indicadores bióticos devem ser avaliados com parcimônia, em face da inexistência de referências assemelhadas a estes sistemas. Jennings et al. (1995) adaptou, pela primeira vez, o IIB atribuindo-lhe a denominação de IAPR, justamente por considerar a natureza artificial dos reservatórios.

A seleção de métricas e os critérios adotados para a pontuação são etapas fundamentais que garantem a objetividade e a sensibilidade dos índices multimétricos como ferramenta de biomonitoramento (MCCORMICK et al., 2001). Nesse estudo foram aplicados métodos quantitativos para a escolha das menos redundantes e mais sensíveis métricas e, assim, prevenir o uso de um conjunto de métricas tendenciosas, altamente correlacionadas, e de sensibilidade limitada. A utilização combinada destes procedimentos provavelmente contribuiu para minimizar a variabilidade das pontuações do IAPR.

A aplicação do IAPR seguiu a diretriz de que os índices desenvolvidos para determinada região tendem a um melhor desempenho em detectar a degradação e são mais sensíveis que aqueles baseados em métricas e pontuações simplesmente copiadas de outro lugar (ANGERMEIER et al., 2000). Consequentemente, a abordagem desse trabalho e o índice final foram distintos de outras adaptações do IIB na bacia do rio Paraíba do Sul (ARAÚJO 1998; ARAÚJO et al., 2003). As quatro zonas estudadas foram divididas em dois grupos de acordo com as características físicas dominantes, ambiente de rio (zonas 1 e 4) e ambiente de reservatório (zonas 2 e 3) aos quais as métricas foram propostas e quantificadas separadamente, de forma que as modificações do ambiente fossem representadas. No total, 15 métricas foram selecionadas, resultantes de variações de métricas já adaptadas para rios e reservatórios tropicais, bem como de novas métricas propostas para o presente estudo, sendo nove comuns aos dois grupos, quatro exclusivas das zonas de rio e duas exclusivas das zonas de reservatório, representando as categorias estrutural e funcional definidas por Karr et al,. (1986). Uma métrica foi baseada em peixes nativos servindo como medida de diversidade; três métricas baseadas na utilização do hábitat avaliando a disponibilidade e diversidade do mesmo; cinco métricas baseadas em funções tróficas avaliando a dinâmica trófica do sistema; uma métrica baseada em espécies exóticas e ao mesmo tempo no nível trófico, avaliando o estabelecimento de espécies carnívoras introduzidas; quatro métricas baseadas na tolerância, avaliando as condições ambientais de modo geral; e finalmente uma métrica baseada em dominância de espécies.

Embora seja possível testar outras métricas baseadas em diferentes conceitos ecológicos e atributos funcionais, as métricas finais mostraram-se aptas para refletir a ampla variação dos efeitos humanos na estrutura da assembléia de peixes do sistema estudado. Especificamente, o número de espécies nativas foi uma adaptação do número

78

total de espécies proposto por Karr (1981), sugerida por Ganasan & Hughes (1998) para tirar a influência de espécies introduzidas que tendem a estabelecer-se em ambientes degradados, em detrimento da diminuição do número de espécies nativas (LYON et al. 1995). O número de espécies Characiformes e número de espécies Siluriformes foram propostos por Araújo (1998) e utilizadas neste e em outros trabalhos (ARAÚJO et al., 2003; PINTO et al., 2006; PETESSE et al., 2007) como indicadoras de degradação do habitat. Os Characiformes são peixes de coluna d’água que buscam seus alimento visualmente, sendo capazes de grandes e pequenos deslocamentos, principalmente associados a disponibilidade de abrigos das margens, como galhos, tocas e macrófitas, sendo sensíveis ao aumento da turbidez, às barragens do curso d’água e à redução da vegetação ripariana. Os Siluriformes são bentônicos associados a abrigos rochosos e altamente especialistas, sendo sensíveis à erosão e homogeneização do substrato. A métrica, proporção de indivíduos Siluriformes foi uma modificação baseada na métrica que considera o número de espécies da ordem, em que a riqueza foi substituída pela proporção de indivíduos. Assim, dois locais que apresentam a mesma riqueza para uma determinada ordem podem apresentar abundâncias relativas diferentes, refletindo o declínio de espécies que, apesar de presentes, possuem poucos indivíduos. Nas zonas lênticas, a métrica número de espécies Siluriformes não foi utilizada por apresentar pouca variabilidade, entretanto esse grupo foi representando pela métrica proporção de indivíduos Siluriformes.

A proporção de indivíduos onívoros aumenta com a degradação ambiental em função da simplificação da base alimentar e da escassez de recursos gerada pela redução das fontes de alimento (vegetação ripariana, macrófitas). Esta métrica, proposta por KARR (1981) e também utilizada nas adaptações do IIB para o rio Paraíba do Sul, compôs o IAPR para todas as zonas do sistema rio Paraíba do Sul-reservatório da UHE do Funil. As métricas: proporção de indivíduos invertívoros, proposta por Araújo (1998), e proporção de indivíduos detritívoros, ao contrário da anterior, são indicadoras de ambientes estruturados, com diversidade de alimento disponível para espécies especialistas. Essas condições comumente desaparecem em ambiente represado devido às grandes profundidades e condições anóxicas do reservatório (CASSEMIRO et al., 2005). Para avaliar a capacidade da cadeia alimentar em sustentar predadores, as métricas número de espécies carnívoras (BOZZETTI & SCHULZ, 2004) e a proporção de indivíduos carnívoros (ARAÚJO, 1998) foram substituídas pelo número e proporção de espécies carnívoras nativas para eliminar o efeito das espécies carnívoras introduzidas na região do reservatório da UHE do Funil (por exemplo, Cichla

monoculus e Plagioscion squamosissimus) que são encontradas em grande número com atividade predatória de efeito negativos sobre as demais espécies. Aliado a isso, foi utilizado uma métrica baseada em espécies introduzidas e habito alimentar carnívoro ao mesmo tempo: proporção de indivíduos carnívoros exóticos, com intuito de avaliar a dominância de predadores oportunistas adaptados as condições de redução do fluxo d’água.

A métrica número de espécies intolerantes foi proposta por Karr et al. (1986), e representa as espécies que desaparecem ou reduzem significativamente com o aumento da degradação, demorando a reaparecer com a recuperação do ambiente. Neste trabalho, foram utilizadas, além desta métrica, o número de espécies tolerantes, proporção de indivíduos tolerantes e proporção de indivíduos intolerantes. O número de espécies que compõem 90% foi proposto por Araújo et al. (2003) como medida de dominância, baseado no principio de que comunidades dominadas por um pequeno grupo de espécies apresentam baixa equitabilidade.

79

Um aspecto importante para avaliação da qualidade ambiental a partir de técnicas de biomonitoramento é a determinação da época de amostragem. Nesta adaptação, a padronização das notas do IAPR foi feita com amostras de diferentes meses, com o intuito de investigar a existência de variações temporais de curto prazo na qualidade ambiental que afetassem os resultados do índice. De fato, foi observada mudança de classe ambiental em meses subseqüentes, nas zonas de rio, o que poderia levar um mesmo ambiente a ser enquadrado em classes diferentes na mesma época do ano. No entanto, essa variação é normalmente esperada em pontuação de índices multimétricos bióticos com muitas amostras (PYRON et al., 2008), estando relacionada com diversos fatores como as alterações na qualidade da água, alterações no habitat entre datas de amostragem, variação do fluxo da água entre datas de amostragem, movimentos sazonais de indivíduos e variação aleatória (KARR et al., 1987). Quando as notas mensais para cada zona foram agrupadas em períodos (seca e cheia), não foi observada diferença significativa, embora o período de cheia tenha apresentado maiores pontuações em relação à seca, para todas as zonas. Isso sugere que a escolha de uma única época de amostragem (na cheia ou na seca) é o suficiente para a utilização do índice. Essa idéia também foi defendida para o trecho Médio Inferior do rio Paraíba do Sul por PINTO & ARAÚJO (2007), que sugerem o período de seca para a aplicação do IIB por maior eficiência do esforço amostral. Além disso, em rios, o período de seca é indicado para avaliar a qualidade ambiental, porque a conectividade com o habitat adjacente e o nível da água estão reduzidos e os fatores bióticos tendem a dominar a estrutura da assembléia de peixes em relação aos fatores abióticos dominantes no período de cheia (ODE et al., 2005). Em reservatórios, essa época também é marcada por níveis de água mais baixos, com menor capacidade de diluição dos poluentes e a disponibilidade de habitat, o que sugere maior sensibilidade do IAPR também nesse período.

O padrão espacial encontrado foi consistente com o observado ao longo do eixo longitudinal rio – reservatório, tendo sido observado um decréscimo da qualidade ambiental da zona 1 (rio a montante da barragem) em direção a zona 3 (parte baixa de reservatório), com discreta melhoria na zona 4 (a jusante do reservatório).

O IAPR produziu resultados consistentes que distinguiu diferentes níveis de integridade biótica no sistema rio Paraíba do Sul - reservatório do Funil. Apesar da atribuição das classes do IAPR serem arbitrárias, nesta adaptação as zonas foram classificadas, de modo geral, como “impactadas”, confirmando a degradação sofrida pelo sistema e que tem sido reportada em outras avaliações utilizando outros métodos, principalmente baseados na qualidade físico-quimica da água (BRANCO et al., 2002; SOARES et al., 2008; INEA, 2009). Embora, confirmações independentes das classes de qualidade ambiental sejam necessárias, os resultados do IAPR para esse sistema pareceram razoáveis, com notas mais altas nas zonas de rio, que apesar da notória carga de poluentes, ainda mantém, mesmo que sazonalmente, disponibilidade de alimento e abrigos refletidos no índice, e notas mais baixas nas zonas lênticas fortemente “impactadas” no ambiente represado.

Este estudo mostrou que é possível desenvolver um índice baseado em peixes para o sistema rio Paraíba do Sul - reservatório da UHE do Funil, sensível ao gradiente de impacto ambiental, com resultados consistentes no espaço e no tempo. Os resultados sugerem que a adaptação do IAPR pode ser eficaz na avaliação de aspectos importantes da integridade biótica em reservatórios e suas áreas de influência, apesar das dificuldades geradas pela variação espacial e temporal, os limites impostos pela amostragem e lacunas no conhecimento de processos ecológicos para os rios da região tropical. Entretanto, características da abordagem precisam ser avaliadas criticamente

80

para a sua confiabilidade, de modo que o índice possa ser usado para identificar necessidades de recuperação e acompanhar as tendências da integridade biótica do sistema, servindo como uma ferramenta técnica prática de biomonitoramento em rios e reservatórios.

5 CONCLUSÕES

1. O IAPR mostrou-se sensível ao gradiente de impacto ambiental, no sistema rio Paraíba do Sul - reservatório da UHE do Funil com resultados consistentes no espaço e no tempo. 2. Todo o sistema rio Paraíba do Sul - reservatório da UHE do Funil encontra-se impactado, com a zona baixa do reservatório (zona 3) apresentando maior grau de degradação. 3. Para a aplicação do IAPR, um único período de amostragem é necessário, sendo o período de seca o mais apropriado por apresentar níveis de água mais baixos, com menor capacidade de diluição dos poluentes e disponibilidade de habitat, o que sugere maior sensibilidade do IAPR.

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CONSIDERAÇÕES FINAIS

Uma das principais preocupações vigentes é a demanda de energia para atender as crescentes necessidades humanas. O atendimento a esta demanda, por outro lado, resulta em alterações ambientais em face dos empreendimentos que são construídos nos sistemas naturais. No Brasil, o barramento de rios para produção de energia hidrelétrica se tornou mais acentuada a partir a década de 70, com o propósito de atender a demanda industrial e urbana em constante crescimento.

Os rios, especialmente os da região Sudeste, foram represados e alguns transformados em “escadas” de reservatórios, com prejuízos enormes para a fauna aquática. Especialmente a ictiofauna, que devido aos barramentos perdeu áreas de reprodução nas cabeceiras e partes altas destes rios; áreas de criação nas lagoas marginais formadas pelos pulsos de inundação; e áreas de criação, nas partes baixas dos rios, já que não consegue retornar aos locais onde originalmente se alimentava.

Os reservatórios que emergiam no novo cenário, formavam novos nichos não ocupados e com condições ambientais variáveis, de difícil adaptação para a fauna nativa e, ao mesmo tempo, um convite para ocupação por outras espécies mais tolerantes. Neste contexto, as espécies introduzidas se tornaram um fator adicional de estresse para as populações nativas que conseguiram se adaptar e explorar, pelo menos parcialmente, estes novos sistemas lênticos.

Esta realidade, no entanto, precisa ser conhecida em seus mais intrínsecos processos de mudanças, de adaptações, de variações na estrutura e composição das espécies, que se modificam e têm capacidade de também modificar o ambiente. Para isto são necessárias as investigações científicas baseadas no monitoramento, a fim de se construir uma base de informações capazes de direcionar as ações de manejo desses ambientes transformados. O presente estudo se insere nessa nova perspectiva, enfocando a problemática do barramento no rio Paraíba do Sul. O reservatório da UHE do Funil é dos maiores e mais importantes barramentos desse rio, tendo sido construído, prioritariamente, para a produção de energia elétrica e, secundariamente, para regularização da vazão, no intuito de controlar periódicas inundações dos municípios localizados em suas margens, além de outros usos decorrentes do novo sistema. O sistema rio Paraíba do Sul – reservatório da UHE do Funil corresponde a um exemplo da “nova configuração de nossos rios” que precisam ser entendidos e necessitam de atividades de manejo visando à mitigação das alterações. O modelo do projeto visou “compartimentar” o “novo” sistema de acordo com sua nova configuração: 1) um trecho de rio anterior ao reservatório; 2) uma parte alta do reservatório, onde os processos de transição entre o sistema lótico e o sistema lêntico são mais evidenciados, funcionando como um “ecótono”, com a diminuição do fluxo facilitando os processos de sedimentação dos poluentes e nutrientes que o rio recebe do trecho a montante; 3) uma parte baixa do reservatório, onde os processos lênticos finalmente são bem definidos pelo tempo de residência da água, pelo aumento da transparência e pela fauna adaptada a este tipo de ambiente; e 4) pelo “novo” trecho do rio que emerge a jusante do barramento, com outro tipo de qualidade de água, com as cabeceiras naturais dando lugar a uma barreira artificial intransponível pelos peixes, e ainda, com os efeitos artificiais da ausência dos pulsos naturais de inundação e de rotineiras alterações decorrentes da manutenção da usina hidrelétrica. O primeiro Capítulo objetivou o entendimento da composição e estrutura da assembléia de peixes nestes trechos e suas variações espaciais e temporais. Encontrou-se uma ictiofauna bastante influenciada pelo processo de barramento, mudando

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longitudinalmente em composição e estrutura ao longo do sistema e com os esperados estresses das espécies introduzidas na zona da barragem. A zona de transição, por sua riqueza de energia, suporta uma fauna mais rica, onde se sobrepõem espécies adaptadas ao ambiente lêntico e ao ambiente lótico, graças à complexidade do habitat. O segundo Capítulo objetivou descrever as relações espécies-variáveis físico-químicas, que resultou em pequena predição direta das espécies por estas variáveis. Outras variáveis não medidas (habitat e interações bióticas complexas) parecem melhor ditar a composição e estrutura da assembléia de peixes, especialmente considerando que o ambiente é recente e de “transição”. O terceiro Capítulo visou adaptar e encontrar uma ferramenta útil para monitoramento do novo sistema que pudesse ser de fácil compreensão e de fácil uso pelos gerentes ambientais, para enfim, implantar políticas de mitigação e melhoria do sistema. O “Índice de Integridade Biótica”, renomeado para maior precisão como “Índice de Assembléias de Peixes para Reservatórios - IAPR”, com possibilidade de uso tanto nos trechos lóticos adjacentes ao reservatório, como no próprio reservatório, mostrou-se uma ferramenta com sensibilidade às alterações ambientais. Através IAPR observou-se um decréscimo de qualidade ao longo do trecho longitudinal, atingindo a mais baixa qualidade na zona baixa do reservatório, seguida de uma pequena melhoria a jusante da barragem. Mesmo sem uma validação direta por outro parâmetro independente, o IAPR refletiu o que outros trabalhos, realizados a um custo e período de tempo bem maiores, têm indicado: o sistema é “impactado”, com variações espaciais marcadas em relação às variações sazonais, uma vez que pequenas melhorias ocorrem sazonalmente. Também se sugeriu neste trabalho que o período de seca é a época mais adequada para aplicação do IAPR, visando sua aplicação sistemática e em longo prazo. Os três Capítulos consistiram em passos necessários, nesta ordem: entendimento da ictiofauna, de suas relações com o ambiente, e finalmente a busca de uma ferramenta de monitoramento. Muitos estudos ainda serão necessários para o aprofundamento do conhecimento neste caso particular. Este passo inicial tem, naturalmente, todos os problemas das iniciativas, e com o acúmulo das experiências decorrentes do mesmo, formam-se patamares para novos estudos, não só nesta área, como em outros sistemas assemelhados, visando obter o objetivo final comum, que é compensar, mesmo que parcialmente, estes sistemas, especialmente sua ictiofauna, dos enormes danos causadas pela atividade humana.

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